Title: Physik / Klasse9 / Mechanik

Q: Was ist die Gewichtskraft? Was ist der Unterschied zur Masse
A: Die Gewichtskraft ist die Anziehungskraft die eine Masse aufgrund der (Erd-)Anziehungskraft erhält. Sie ist proportional zur Masse. Die Masse ist aber eine Eigenschaft des Körpers, die immer gleich bleibt, auch wenn sich der Körper ausserhalb von Anziehungskraft also z.B. im Weltall befindet.

Q: Wie groß ist die Gewichtskraft von 100g ungefähr.
A: ca. 1N [Newton]

Q: Wie berechnet man die Gewichtskraft
A: [$]F = m \cdot g[/$]
Die Gewichtskraft F (oder manchmal auch G) ist gleich dem Produkt aus Masse (m) und Ortsfaktor ([$]g = 9,81 \frac{m}{s^2}[/$] auf der Erde)

Q: Was ist der Ortsfaktor wie groß ist er auf der Erde
A: Der Ortsfaktor beschreibt wie Stark eine Masse an einem Ort angezogen wird. Auf der Erde beträgt er etwa [$]g = 9,81 \frac{m}{s^2}[/$]

Q: Was bedeutet Trägheit und wovon hängt sie ab
A: Die Trägheit ist eine Eigenschaft des Körpers sich einer Bewegungsänderung zu wiedersetzen. Sie hängt davon ab, wie groß die Masse eines Körpers ist. Je größer die Masse eines Körpers, desto mehr Kraft ist nötig ihn zu beschleunigen (z.B. VW-Bulli und Bobycar)

Q: Wie kann man mit Hilfe der Trägheit Massengleichheit [Massenvielfachheit] definieren
A: Zwei Körper sind von gleicher Masse, wenn sie bei gleicher auf sie einwirkender Kraft die gleiche Beschleunigung erfahren. (z.B. wenn die Kraft von 1N eine Sekunde lang auf die einwirkt, sollten sie die gleiche Geschwindigkeit erreicht haben). Hat ein Körper die doppelte Beschleunigung erfahren, so ist er nur halb so schwer usw.

Q: Erkläre den Begriff der Beschleunigung
A: Beschleunigung ist die Geschwindigkeitsänderung (bremsen oder schneller werden). Die Beschleunigung von [$]2 \frac{m}{s^2}[/$] bedeutet, dass sich die Geschwindigkeit in jeder Sekunde um 2m/s erhöht.

Q: Was ist eine Gleichförmige Bewegung?
A: Eine gleichförmige Bewegung ist eine gradlinige Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.

Q: Welche drei Aspekte beschreiben die Wirkung der Kraft
A: Angriffspunkt, Richtung und Größe bzw. Betrag

Q: Wie kann man die Geschwindigkeit eines trägen Körpers verändern
A: In dem man eine Kraft auf ihn wirken läßt.

Q: Wie funktioniert ein Federkraftmesser?
A: Hängt man an den Federkraftmesser eine Masse oder zieht man an ihm mit einer bestimmten Kraft, so verformt sich die Feder (verformende Wirkung der Kraft). Die Längenänderung der Feder ist proportional zur Kraft, so kann man die Kraft bei einem geeichten Kraftmesser bestimmen.

Q: Was ist ein Kräftegleichgewicht?
A: Wenn auf ein Objekt oder an einer Stelle mehrere Kräfte wirken und diese sich alle aufheben, so spricht man von einem Kräftegleichgewicht. Liegt z.B. ein Objekt auf einem Tisch, so ist die Anziehungskraft im Gleichgewicht mit der Kraft die der Tisch auf das Objekt ausübt.

Q: Nenne die goldene Regel der Mechanik
A: Umgangssprachlich: Was man (bei einer einfachen Maschine) an Kraft spart muss man an Weg zusetzen - halbiert man die Kraft, muss man den Weg verdoppeln.

Q: Nenne mind. 2 Energieformen der Mechanik
A: Bewegungsenergie=kinetische Energie, Lageenergie=Höhenenergie=potentielle Energie, Spannenergie (z.B. einer Feder)

Q: Die kinetische Energie eines Objektes wird um so größer, je
A: je schneller das Objekt ist (nicht proportional!) - oder aber auch je größer die Masse (Bus bei 10km/h oder Wattebausch bei 10km/h)

Q: Die potentielle Energie eines Objektes wird um so größer, je
A: je höher sich das Objekt befindet - oder aber auch je größer die Masse ist

Q: Nenne die Wirkungen einer Kraft
A: Beschleunigung oder Verformung

Q: Was ist ein Drehmoment?
A: Bei einem Hebel berechnet man das Drehmoment aus dem Produkt der länge des Hebelarms (Abstand der Kraftwirkung zur Drehachse) und der senkrecht zu diesem Hebelarm wirkenden Kraft. [$]M = F \cdot l[/$]

Q: Nenne das Hebelgesetz
A: Kraft mal Kraftarm = Last mal Lastarm. Genauer: Ein Hebel befindet sich im Gleichgewicht, wenn die Drehmomente (auf beiden Seiten) gleich sind.

Q: Nenne mindestens zwei kraftumformende Einrichtungen
A: Hebel, Flaschenzug, schiefe Ebene,

Q: Kann ein Seil als kraftumformende Einrichtung bezeichnet werden?
A: Ja, denn es kann die Richtung der Kraft umlenken (z.B. wenn es um einen Pfahl gelegt wird).

Q: Wie hängen Kraft und Energie zusammen?
A: Durch einer Kraft wird Energie übertragen - z.B. beim herunterfallen des Eimers wird potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt.

Q: Wie zerlegt man eine Kraft zeichnerisch in Teilkräfte?
A: 1. Zu zerlegende Kraft zeichnen,
2. Wirkungslinien zeichnen,
3. parallele Linien zu den Wirkungslinien durch die Pfeilspitze der Ausgangskraft,
4. Kanten des Parallelogramms als Teilkräfte markieren

Q: Wie addiert man zwei Kräfte zeichnerisch (vektoriell)?
A: Man zeichnet einen Pfeil mit seinem Fußpunkt an die Spitze des anderen Pfeils. Die Ersatzkraft ist dann der Pfeil vom Fuß des ersten Pfeils bis zur Spitze des zweiten Pfeils.

Q: Wovon hängt die Wirkung einer Kraft ab?
A: Von ihrem Angriffspunkt, der Richtung und der Größe bzw. dem Betrag der Kraft

Q: Wie kann man bei einer schiefen Ebene die für das Anheben eines Objektes auf eine bestimmte Höhe benötigte Kraft verringern?
A: In dem man die schiefe Ebene verlängert bzw. flacher macht. Dadurch wird der zurückzulegende Weg länger, aber dafür die aufzuwendende Kraft geringer

Q: Wie kann man bei einer schiefen Ebene die für das Anheben eines Objektes auf eine bestimmte Höhe benötigte Energie verringern?
A: Gar nicht. Die benötigte Energie für eine bestimmte Höhe ist immer gleich

Q: Um die Energie mittels Kraft mal Weg ([$]E = F\cdot s[/$]) berechnen zu können, muss welche Bedingung erfüllt sein?
A: Die Kraft muss in Richtung des Weges wirken

Q: Nenne die Bedeutung der Buchstaben in der Gleichung [$]E =\frac12 m \cdot v^2[/$] ?
A: m - Masse in kg, v = Geschwindigkeit in m/s, E = kinetische Energie

Q: Wie kann man die kinetische Energie berechnen?
A: [$]E =\frac12 m \cdot v^2[/$]

Q: Wie kann man die potentielle Energie berechnen?
A: E = m g h

Q: Wie lautet der Fachbegriff für Bewegungsenergie?
A: kinetische Energie

Q: Was ist Spannenergie?
A: Die Energie die Aufgrund der Verformung z.B. in einer Feder steckt

Q: Wie lautet der Fachbegriff für Lageenergie?
A: potentielle Energie

Q: Erläutere, wie man bei einem Hebel die Länge eines Hebelarms bestimmt.
A: Das ist der Abstand des Punktes in dem die Kraft wirkt von der Drehachse

Q: Berechne das Drehmoment, wenn jemand am Ende eines 50cm langen Schraubenschlüssels mit der Kraft von 10 N drückt.
A: [$]M = 10 N \cdot 0,5 m = 5Nm[/$]

Q: Wie muss jemand sich auf einer Wippe bewegen um das Drehmoment zu erhöhen?
A: Man muss sich von der Drehachse entfernen.

Q: Was meinte Archimedes mit dem Ausspruch Gebt mir einen festen Punkt im Weltall und ich hebe die Welt aus den Angeln!
A: Diesen festen Punkt im All könnte er als Drehachse für einen Hebel benutzen - ein Hebelarm wird an die Erde gesetzt und der andere so lang gemacht, dass man kaum noch Kraft benötigt um die Erde zu bewegen.

Q: Wie funktioniert ein Flaschenzug mit einer losen Rolle?
A: Die lose Rolle, wird an der zu hebenden Masse befestigt. Zieht man jetzt an dem Seil, dass an der Decke befestigt ist durch die lose Rolle geführt wird und dann nach oben gezogen werden soll, so gibt es zwei tragende Seile und die zum heben benötigte Kraft wird halbiert

Q: Wie viele tragende Seile hat ein Flaschenzug mit drei losen Rollen?
A: 6 tragende Seile:

Q: Was besagt die Aussage Actio=Reactio
A: Zu jeder Kraft gibt es immer eine gleich große Gegenkraft. Beim Beschleunigen eines Objektes z.B. die Trägheitskraft, die Anziehungskraft der Erde auf ein Objekt wirkt auch auf die Erde, wenn sich zwei Skateboardfahrer gegenseitig aneinander abdrücken, wirkt auf beide die gleiche Kraft usw.

Q: Was meint Newton mit der Aussage: Ist die Summe aller Kräfte auf einen Körper gleich 0, so verharrt er in seiner Bewegung
A: Ein körper der ruht oder sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, verändert seine Geschwindigkeit (und Richtung) nicht, wenn alle auf ihn einwirkenden Kräfte in der Summe 0 sind. Z.B. eine auf einem Tisch reibungsfrei(!) rollende Kugel. Die Erdanziehungskraft wird von einer haltenden Kraft, die der Tisch auf die Kugel ausübt kompensiert.

Q: Was ist die Trägheitskraft?
A: Die Trägheistkraft ist die Kraft die man als Gegenkraft wahrnimmt, wenn man versucht einen Körper zu beschleunigen. Sie berechnet sich mit [$]F=m \cdot a[/$]

Q: Nenne die Gleichung zur Bestimmung der Trägheitskraft
A: [$]F=m \cdot a[/$]

Q: Was bedeuten die Buchstaben in der Formel [$]F=m \cdot a[/$]
A: F - Kraft, m - Masse, a - Beschleunigung in m/s^2

Q: Berechne die Energie, die in einem 10kg schweren Eimer gespeichert wird, der vom Boden auf die Höhe von 2m angehoben wird.
A: [$]E = 100N \cdot 2m = 200Nm = 200 J[/$]
Dabei wird davon ausgegangen, dass 10kg eine Gewichtskraft von 100N hervorrufen, also der Ortsfaktor auf 10 gerundet.

Q: Erkläre die Hebelwirkung des Flaschenöffners. Wo ist insbesondere die Drehachse?
A: Die Drehachse ist am Ende des Flaschenöffners. Die Kraft wird möglichst weit entfernt von dieser Drehachse auf den Öffner ausgeübt. Der zweite Hebelarm ist von der Drehachse zu der Stelle, an der der Flaschenöffner unter den Kronkorken drückt. Dieser ist deutlich kürzer als der Flaschenöffner (erster Hebelarm).