Arbeitsblatt: Mechanik

NMM natur Mechanik Kraftakte erkennen wir an ihren Wirkungen. Sie können Körper,, ihre Bewegungsrichtung oder. Auftrag 1 Ergänze in der Tabelle die fehlenden Begriffe und finde weitere Beispiele. Kraft Wirkung Beispiel Richtung ändern verformen Hubkraft heben bewegen Auftriebskraft Vogel bewegen Spannkraft bewegen Muskelkraft verbiegen Magnet Reibungskraft Fahrrad Haftkraft Kletterstange beschleunigen Auto verformen Autoblech bewegen Wasserrad Windkraft AB 1 Seite 1 NMM natur Mechanik Plastische und elastische Körper AB 2 Seite 1 NMM natur Mechanik Der physikalische Kraftbegriff AB 2 Seite 1 NMM natur Mechanik Kräftespiel AB 1 Seite 1 NMM natur Mechanik Der Kraftmesser Auftrag 1 Ergänze folgende Sätze. a) Kraftmesser enthalten im Inneren b) Wie gross die Kraft ist, die auf den Kraftmesser wirkt, erkennst du daran, . c) Der Kraftmesser gibt die Kraft in der Masseinheit an. d) Die Masseinheit wird mit abgekürzt. Auftrag 2 Die Markierungen auf der Skala eines Kraftmessers haben alle denselben Abstand. Erkläre, warum das so ist. AB 5 Seite 1 NMM natur Auftrag 3 Mechanik Wirkt auf einen Kraftmesser eine zu grosse Kraft, lässt er sich nicht weiter ausdehnen. Die wirkende Kraft kann dann nicht mehr gemessen werden. Beantworte die Fragen. a) Warum ist in Kraftmessern eine Begrenzung eingebaut? b) Wie heisst der Bereich zwischen der niedrigsten und der höchsten Kraft, die am Kraftmesser abgelesen werden kann? c) Warum kannst du sehr kleine Kräfte mit einem Kraftmesser für sehr grosse Kräfte nicht richtig messen? AB 5 Seite 2 NMM natur Mechanik Der Kraftkasten Auftrag 1 Schätze zuerst, miss danach! a) Wie gross ist die Kraft um eine volle Mineralflasche auf dem Tisch zu verschieben? / b) Wie gross ist die Kraft um eine Schublade heraus zu ziehen? /_ c) Wie gross ist die Kraft um eine Türklinke hinunter zu drücken? / d) Wie gross ist die Kraft um eine Tür zu öffnen? /_ e) Wie gross ist die Kraft um einen Stuhl etwas zu verschieben? /_ Auftrag 2 Du kennst die Zeichen (grösser als) und (kleiner als) aus der Mathematik. Bilde eine Reihenfolge der benötigten Kraftanwendungen, um die obigen Tätigkeiten zu verrichten. AB 5 Seite 1 NMM natur Mechanik Gewichtskraft und Masse AB 7 Seite 1 NMM natur Mechanik Kraftmessung mit dem Federkraftmesser AB 8 Seite 1 NMM natur Mechanik Der Goliath-Kraftmesser AB 9 Seite 1 NMM natur Mechanik Die Erdanziehungskraft 1kg Masse wird an der Erdoberfläche mit einer Gewichtskraft von 9.81 gegen den Erdmittelpunkt hin angezogen. Ortsabhängigkeit Die Erdanziehungskraft ist nicht überall auf der Erde gleich gross: Am Aequator: 9.78 Am 50. Breitengrad: 9.81 Am Pol: 9.83 Die Ursachen dafür sind die Abplattung der Erde und die Rotation der Erde (Zentrifugalkraft). Die Gewichtskraft eines Körpers ist also von Ort zu Ort verschieden. Berechnung der Gewichtskraft Masse und Gewichtskraft verhalten sich zueinander proportional. Die führt uns zu folgender Formel: AB 10 Seite 1 NMM natur Mechanik Die Gewichtskraft Auftrag 1 Lies die angezeigte Kraft auf den Federwaagen ab und notiere. Auftrag 2 Berechne deine Gewichtskraft an verschiedenen Orten. Ich wiege kg. Wie gross ist meine Gewichtskraft (G)? a) auf der Erde: b) auf dem Mond: c) auf dem Jupiter: d) auf der Venus: e) im Weltall: AB 11 Seite 1 NMM natur Mechanik Isaac Newton AB 12 Seite 1 NMM natur AB 12 Mechanik Seite 2 NMM natur Mechanik Arbeiten mit Schokolade Auftrag 1 Beantworte die Fragen. 1) Welche Arbeit musst du verrichten, um die Schokoladentafel vom Boden auf den Tisch zu heben? Formel: Arbeit Kraft Weg (Kraft wird in Newton angegeben: 200g brauchen 2N Kraft) . . 2) Wie viele kJ, bzw. MJ hat eine Tafel Schokolade? Schau auf dem Umschlag nach. . 3) Wie oft könntest du mit dieser „inneren Energie die Tafel auf den Tisch heben? . . 4) Stelle alles sauber als Rechnung dar. . . . . AB 13 Seite 1 NMM natur Mechanik Theoretiker Duo Auftrag 1 Löse die folgende Aufgabe. Zwei Theoretikerinnen oder Theoretiker sitzen sich an ihrem Schreibtisch gegenüber und haben nur ein Tabellenwerk (Buch mit nützlichen Tabellen) gemeinsam. An einem Arbeitstag schieben sie das Buch je 25mal hin und her. Miss und berechne die Arbeit, wenn der Verschiebeweg pro Mal durchschnittlich 0.8m beträgt. . . . . . . . AB 14 Seite 1 NMM natur Mechanik Horizontale Verschiebe-Arbeit Auftrag 1 Lies die Ausgangslage durch und löse die Aufgaben. Ein Gärtner muss einen schwer beladenen Wagen von einem Ort nach ziehen. Um den Wagen zu verschieben, ist körperliche Energie erforderlich. 1) Baue die Versuchsanordnung auf dem Tisch auf (siehe Vorlage!) Material: 2 gleiche Holzkötze mit Zughaken, Tafelmassstab, Kraftmesser 10N 2) Miss unter mehreren Malen die Kraft, welche du benötigst, um zuerst einen Klotz, dann beide Klötze über den Tisch zu ziehen. Versuch 1 Versuch 2 1 Klotz [0.5 m] 2 Klotz [0.5 m] AB 15 Seite 1 NMM natur Mechanik 3) Berechne nun die Arbeit. Kraft [N] Weg [m] 1 Klotz 0.5m 2 Klotz 0.5m 1 Klotz 1m 2 Klotz 1m 1 Klotz 1.5m 2 Klotz 1.5m 1 Klotz 2m 2 Klotz 2m Arbeit [Nm] 4) Ziehe die Klötze über verschiedene Unterlagen. Notiere die gemessene Kraft, den Weg, den du zurücklegst und berechne dann die Arbeit, die du verrichtest. 1 Klotz Schleifpapierart Kraft [N] Weg [m] Arbeit [Nm] Kraft [N] Weg [m] Arbeit [Nm] 2 Klötze Schleifpapierart AB 15 Seite 2 NMM natur AB 15 Mechanik Seite 3 NMM natur Mechanik Hubarbeit und Energie Hebe einen Eisenklotz an einer Führungstange in die Höhe. Stelle einen Holz- oder Styroporklotz mit einem eingesteckten Nagel darunter. 1) Miss die Höhe auf die den Eisenklotz angehoben hast. 2) Lass den Eisenklotz los. Der Nagel-Eintrieb (Verformungsarbeit) ist ein Mass für die Energie. Miss den Nageleintrieb. 3) Fülle die Tabelle mit den drei Werten für den Versuch aus. 4) Wiederhole das Ganze mit verschiedenen Hubhöhen. 5) Schreibe deine Beobachtungen und Schlussfolgerungen auf. AB 16 Seite 1 NMM natur Mechanik Wie kann man Energie messen? . . . (Höhe) (Fallgewicht) Nagellänge vorher Nagellänge nachher Unterschied Beobachtungen und Schlussfolgerungen: . . . . . . . . . . . AB 16 Seite 2 NMM natur Mechanik Energie und Arbeit AB 17 Seite 1 NMM natur Mechanik Energieumwandlungen AB 18 Seite 1 NMM natur Mechanik Ein arbeitsreicher Wandertag AB 19 Seite 1 NMM natur Mechanik Berechnungen zu Energie und Arbeit 1) Ein Gewicht wird auf einen Nagel fallen gelassen. Der Nagel wird dabei 0.5cm tief in ein Brett eingeschlagen. Wie tief wird der Nagel eingeschlagen, wenn man das gleiche Gewicht aus doppelter Höhe herunter fallen lässt? 2) Ein Gewicht von 300g wird auf einen Nagel fallen gelassen. Der Nagel wird dabei 1.4cm tief in ein Brett eingeschlagen. Wie tief wird der Nagel eingeschlagen, wenn man ein Gewicht von 1.2kg aus der gleichen Höhe fallen lässt? 3) Welche Energie wird benötigt, wenn man ein Gewicht von 250g 40cm in die Höhe spicken will? Formeln: Gewichtskraft [N] Gewicht [g] 100 Energie [Nm] Gewichtskraft [N] Höhe [m] (E G*h) AB 20 Seite 1 NMM natur Mechanik 4) Welche Leistung wird erbracht, wenn ein Kind von 30kg 3 Stockwerke (total 9 Höhenmeter) in einer Minute hinaufrennt? Leistung [Nms] Gewichtskraft [N] Höhe [m] Zeit [s] 5) Und wie viel leistet ein 80kg schwerer Erwachsener, der neben dem Kind her rennt? AB 20 Seite 2 NMM natur Mechanik Leistung an der Treppe 1) Miss die Höhe der Treppe. 2) Spurte so schnell wie möglich die Treppe hinauf. Deine Kollegin Dein Kollege misst deine Zeit mit der Stoppuhr. 3) Deine Gewichtskraft? 4) Berechne nun deine Leistung. Leistung Arbeit Zeit PW/t Die Einheit [Nm/s] (Newton-meter pro Sekunden) ist das Gleiche wie Watt [W]! 5) Deine Leistung kennst du nun in Watt. Früher wurde die Leistung in PS angegeben. 1 PS entspricht 736W. Wie viele PS hast du beim Treppensteigen? AB 21 Seite 1 NMM natur Mechanik Meine Leistung beim Hüpfen 1) An der Wand klebt ein Klebeband auf der Höhe von 30cm. Hüpfe 20mal auf die Höhe dieses Bandes. Dein Kollege deine Kollegin bestimmt die Zeit mit der Stoppuhr. 2) Kennst du noch deine Gewichtskraft? 3) Berechne nun deine Leistung. Leistung [Nms] Gewichtskraft [N] Höhendifferenz [m] Zeit [s] 4) Wie schnell müsstest du Hüpfen, damit deine Leistung einer 100 Watt-Glühbirne entspricht? AB 22 Seite 1 NMM natur Mechanik Meine Leistung beim Hüpfen 1) An der Wand klebt ein Klebeband auf der Höhe von 30cm. Hüpfe 20mal auf die Höhe dieses Bandes. Dein Kollege deine Kollegin bestimmt die Zeit mit der Stoppuhr. 2) Kennst du noch deine Gewichtskraft? 3) Berechne nun deine Leistung. PW/t 4) Wie schnell müsstest du Hüpfen, damit deine Leistung einer 100 Watt-Glühbirne entspricht? AB 23 Seite 1 NMM natur Mechanik Meine Leistung beim Gewichtheben 1) Auf das Kommando „Achtung, Fertig, Los stellst du nacheinander die beiden schweren Gewichte auf den Tisch und Wieder zurück auf den Boden. Das wiederholst du 15mal. Dein Kollege stoppt die Zeit. 2) Bestimme deine Leistung! Mechanische Leistung Weg Kraft Zeit AB 23 Seite 1 NMM natur Mechanik Rechnungen zu Arbeit und Leistung 1) Welche Arbeit verrichtet euer Körper von 40kg bei einem Sprung vom 5Meter-Brett, wenn er auf die Wasseroberfläche aufklatscht? Die Kraft findest du, indem du die 40kg ungefähr mitN gleichsetzst. 2) Wie gross ist deine Kraft (Gewichtskraft), wenn du 650m zur Schule gehst und 2,9 kJ dabei verbraucht hast. 3) Wie weit kannst gehen, wenn du 1 Apfel (120 kJ) isst und zum Geradeausgehen 600 brauchst? 4) Ein Kran hebt einen Stapel Holz in 20 sec auf ein hohes Haus. Seine Arbeit beträgt 22,5 kJ. Wie hoch ist seine Leistung? AB 24 Seite 1 NMM natur Mechanik 5) Wie lange braucht ein immer gleich schnell fahrendes Auto für 15km, wenn es durch Benzin 1200 kJ Leistung erbracht hat und durch sein Gewicht 14 kN Arbeit verrichtet? 6) Wie gross ist die Arbeit eines Föns, wenn er laut Angaben auf dem Gehäuse 1400W Leistung erbringt und du 12 Min. brauchst, bis deine Haar trocken sind? 7) Wie weit kommt ein Rasenmäher, wenn die Leistung mit 1700 angegeben wird, er 15 kg schwer (150N) ist und er 20 Min gelaufen ist. 8) Wie viel Kraft (Gewichtskraft) hat ein Pferd, wenn seine Leistung erfahrungsgemäss 700W ist, es während 1 Stunde geritten worden ist und in dieser Zeit einen Weg von 6,2 km zurückgelegt hat? AB 24 Seite 2 NMM natur Mechanik Rechnungen zu Arbeit und Leistung 1) Welche Arbeit verrichtet euer Körper von 40kg bei einem Sprung vom 5Meter-Brett, wenn er auf die Wasseroberfläche aufklatscht? Die Kraft findest du, indem du die 40kg ungefähr mit 400 gleichsetzst. 1. Verwandeln: 400N, 5m 2. Formel: WF.s 3. Rechnung: 400N 5m 2000 Nm 2000J 2 kJ 2) Wie gross ist deine Kraft (Gewichtskraft), wenn du 650 zur Schule gehst und 2,9 kJ dabei verbraucht hast. 1. Verwandeln: 650m, 2900J 2. Formel: FW 3. Rechnung: 2900 Nm 650 4.46 3) Wie weit kannst gehen, wenn du 1 Apfel (120 kJ) isst und zum Geradeausgehen 600 brauchst? 1. Verwandeln: 120000J, 600N 2. Formel: sW 3. Rechnung: 120000 Nm 600 200m 4) Ein Kran hebt einen Stapel Holz in 20 sec auf ein hohes Haus. Seine Arbeit beträgt 22,5 kJ. Wie hoch ist seine Leistung? 1. Verwandeln: 20 sec, 22500 2. Formel: PW 3. Rechnung: 22500 20 sec AB 24 1125 1.125 kW Seite 3 NMM natur Mechanik 5) Wie lange braucht ein immer gleich schnell fahrendes Auto für 15km, wenn es durch Benzin 1200 kJ Leistung erbracht hat und durch sein Gewicht 14 kN Arbeit verrichtet? 1. Verwandeln: 15000m, 1200000J, 14000N 2. Formel: tF.s 3. Rechnung: 14000 .15000 Nm 1200000 175 sec 2 min. 55 sec 6) Wie gross ist die Arbeit eines Föns, wenn er laut Angaben auf dem Gehäuse 1400W Leistung erbringt und du 12 Min. brauchst, bis deine Haar trocken sind? 1. Verwandeln: 1400W, 720 sec 2. Formel: WP.t 3. Rechnung: 1400 .720 Ws 1008000 1008 kN 7) Wie weit kommt ein Rasenmäher, wenn die Leistung mit 1700 angegeben wird, er 15 kg schwer (150N) ist und er 20 Min gelaufen ist. 1. Verwandeln: 1700 W, 150 N, 120sec 2. Formel: sP.t 3. Rechnung: 1700 120 Ws 150 1360 1.36 km 8) Wie viel Kraft (Gewichtskraft) hat ein Pferd, wenn seine Leistung erfahrungsgemäss 700W ist, es während 1 Stunde geritten worden ist und in dieser Zeit einen Weg von 6,2 km zurückgelegt hat? 1. Verwandeln: 700W, 3600sec, 6200m FP.t 3. Rechnung: 700 3600 Ws 6200 2. Formel: AB 24 406N (entspr. 40, 6 kg) Seite 4 NMM natur Mechanik Schiefe Ebene AB 25 Was an eingespart wird, muss an zugegeben werden. Seite 1 NMM natur Mechanik Viel Kraft im kurzen Arm Trage die Ergebnisse deiner Versuche sauber in die untenstehenden Tabellen und werte die Versuche aus. 1. Versuchsreihe: zweiseitiger Hebel Last (L) Lastarm (La) Kraftarm (Ka) 2. Versuchsreihe: zweiseitiger Hebel Last (L) Lastarm (La) 3. Versuchsreihe: einseitiger Hebel Last (L) Lastarm (La) (gleiche Last und gleicher Befestigungspunkt der Last) Kraft (K) (Last und Befestigungspunkt frei wählbar) Kraftarm (Ka) Kraft (K) (gleiche Last und gleicher Befestigungspunkt der Last) Kraftarm (Ka) Kraft (K) Je länger der Kraftarm, desto Hebelgesetz: Last mal Lastarm AB 26 Seite 1 NMM natur Mechanik Drehpunkt, Kraftarm und Lastarm Mit einem Hebel kann man Kraft „sparen. Je länger der Hebelarm, desto kleiner ist die benötigte Kraft: Hebelgesetz: Auftrag 1 AB 27 Zeichne den Kraftarm rot und den Lastarm blau in die Abbildungen ein. Seite 1 NMM natur Mechanik Die feste Rolle FG FG Die lose bewegliche Rolle F FG 2 FG AB 28 Seite 1 NMM natur Auftrag 1 Mechanik Eine lose und eine feste Rolle werden hintereinander „montiert um eine Last anzuheben. Beantworte die Fragen. a) Welcher Vorteil hat es, wenn eine lose und eine feste Rolle gemeinsam gebracht werden um ein Gewicht anzuheben? b) Man will das Gewicht um 0.5m anheben. Wie viel Seil muss man einziehen? c) Welche Kraft muss man hier für die 6kg schwere Last aufwenden? d) Wie gross ist die verrichtete Arbeit? AB 28 Seite 2 NMM natur Mechanik Lose und feste Rollen: Wie viel Kraft braucht es? 2400N 2400N 2400N AB 29 Seite 1 NMM natur Mechanik 2400N Zugkraft (F) AB 29 Seite 2 NMM natur Mechanik Der Flaschenzug Eine Zugvorrichtung, bei der mehrere feste und lose Rollen verwendet werden, bezeichnet man als Flaschenzug. Feste und lose Rollen kombiniert Der Flaschenzug Flaschenzüge haben ihren Namen von ihrer äusseren Form. Als „Flasche werden die festen Rollen bezeichnet. Es gibt Flaschenzüge mit unterschiedlich vielen Rollen. Je nach der Zahl der tragenden Seilstücke kann man unterschiedlich viel Kraft sparen. Bei diesem Flaschenzug wird die Last auf tragende Seilstücke verteilt. Die Zugkraft beträgt also noch der Kraft der angehängten Last. Um die Last 0.5m anzuheben, muss also an Seil, also, eingezogen werden. Goldene Regel der Mechanik Was an gespart wird, muss an zugesetzt werden. AB 30 Seite 1 NMM natur Auftrag 1 Mechanik Zeichne die tragenden Seilstücke orange in die Abbildungen ein und berechne wie gross die Zugkraft ist. Auftrag 2 Flaschenzug 1 F F F Betrachte die Abbildungen und ergänze die Tabelle. Flaschenzug 2 1 2 Anzahl tragende Seile FG 500N 300N FZiehen 1.5m Hubhöhe Seillänge FG AB 30 10m FG Seite 2 NMM natur Mechanik Rechnungen zu losen und festen Rollen 1) Ein Eimer Wasser kann auf unterschiedliche Weise aus dem Sodbrunnen hochgezogen werden. Berechne zu jedem Bild die benötigte Zugkraft, wenn der Eimer 5kg schwer ist. 2) Wie viel Kraft zeigt jeder einzelne Kraftmesser auf den Abbildungen an? AB 24 Seite 1 NMM natur Mechanik 3) Schaue dir die Bilder an. In welchen Fällen wird Kraft gespart. Begründe! 4) Bei dieser Abbildung hat man natürlich einen Flaschenzug zu Hilfe genommen. Die Sportlehrerin wurde von fünf tragenden Seilen gehalten. a. Zeichne die Lösung auf. b. Wie viel Kraft benötigt das Mädchen um die Lehrerin hochzuziehen. Die Lehrerin wiegt 60kg. 5) Wie viel Kraft ist bei den einzelnen Abbildung nötig, um ein Gleichgewicht herzustellen? AB 24 Seite 2 NMM natur AB 1 Mechanik Seite 1 Der Hebel Ein Hebel ist ein Werkzeug, mit dem man Gegenstände anheben kann. Beim „einseitigen Hebel wirken Last und Kraft auf der Hebelseite. Die Stelle, um die der Hebel beim Anheben gedreht wird, nennt man Beim „zweiseitigen Hebel wirken und auf Seiten. zweiseitiger Hebel Die liegt dazwischen. Der Abstand zwischen dem Drehpunkt und der angreifenden Kraft heisst . Das Hebelgesetz: Auftrag 1 Beschrifte die Abbildung. Benutze die Begriffe im Kasten. Kraftarm, Lastarm, Hebelarm und Drehpunkt Auftrag 2 Um welche Art von Hebel handelt es sich hier? Kreuze an. einseitiger Hebel, weil zweiseitiger Hebel, weil Kräfte werden durch Pfeile dargestellt 1. Eine Kraft von 3 wirkt in einer Richtung: 2. Eine Kraft von 2 und von 3 wirken gemeinsam in einer Richtung: 3. Zwei gleich grosse Kräfte wirken gegeneinander. Es herrscht ein Kräftegleichgewicht. (z.B. Gleich starke Mannschaften beim Tauziehen) 4. Zwei verschieden grosse Kräfte wirken gegeneinander. Es herrscht ein Ungleichgewicht der Kräfte. (z. B. ein Pferd zeiht einen Wagen. Woran kann man Kräfte erkennen? Beim Abstoss wird ein Fussball verformt und in eine Richtung bewegt. Beim Aufprall wird seine Bewegungsrichtung verändert. Beim Rollen wird er abgebremst. Kräfte erkennt man an ihren Wirkungen. Sie treten paarweise auf. Gewichtskraft und Hubkraft Fliehkraft und Anziehungskraft Beschleunigungskraft und Haft- sowie Reibungskraft. Lucky Luke im Apache Canyon Die Felsbrocken im Bild haben eine so grosse Masse, dass sie von einem allein kaum verschoben oder gar aufgehoben werden können. Wie du siehst, probieren es die Indianer auf eine andere Weise. Masse und Gewichtskraft Alle Teilchen eines Körpers bilden seine Masse. Sie wird in Kilogramm (kg) gemessen und ist an allen Orten gleich. Auf der Balkenwaage kann man Massen vergleichen. Massen ziehen sich gegenseitig an. Diese Anziehung wird auch „Gewichtskraft gennan und in Newton (N) gemessen. Die Gewichtskraft ist nicht überall gleich! Die Erde zieht alle Körper mit einer stärkeren Kraft an als z.B. der Mond. Man kann die Gewichtskraft mit der Federwaage (Kraftmesser) bestimmen. Physikalisches Arbeiten Arbeit im physikalischen Sinne wird verrichtet, wenn ein Körper mit einem Kraftaufwand bewegt oder verformt wird. Arbeit Kraft Weg WFxs Energie ist gespeicherte Arbeit. In einem Stausee steckt Höhenenergie. In Kraftstoffen und in unserer Nahrung steckt chemische Energie. Mit Energie wieder Arbeit verrichtet werden. NMM natur Mechanik Lernziele Mechanik (Teil 1) Du kannst erklären, woran wir „physikalische Kräfte erkennen und was sie bewirken. Du kannst verschiedene „physikalische Kräfte benennen. Du weisst, was ein plastischer und was ein elastischer Körper ist. Du kannst Kräfte mit Pfeilen darstellen. Du weisst was ein Kraftmesser ist und wie er aufgebaut ist. Du weisst in welcher Einheit die Kraft gemessen wird. Du kennst den Unterschied (und den Zusammenhang) zwischen Masse und Gewichtskraft. Du weisst wie gross die Erdanziehungskraft ist. Du kannst die Gewichtskraft auf verschiedenen Himmelskörpern berechnen. Du kannst die physikalische Arbeit berechnen. Du kannst erklären, wieso ein Pendel zum stehen kommt. Du kennst verschiedene Anfangsenergien und Endenergien. Du kennst die physikalische Bezeichnung (bzw. Abkürzung) für Weg, Kraft, Arbeit, Masse und Zeit. Lernzielkontrolle: Donnerstag, 17.09.2009 Lernziele (Teil 1) Seite 1 Die schiefe Ebene Beide Bezwinger des Berges verrichten gleich viel Arbeit. Was an Kraft eingespart wird, muss an Weg dazugelegt werden; denn Arbeit kann nicht gespart werden! Sei kräftig! Verbiege Zerdrücke Stauche Knautsche Zerknülle Verforme Knicke Spanne Dehne Zerbrich Zerbeule Zerreisse Treppenhausphysik Zwei gleich schwere Schülerinnen steigen auf einen Trum. Obwohl beide dabei die gleiche Arbeit verrichten, leistet das schnellere Mädchen mehr. Ein leichter und ein schwerer Schüler besteigen ebenfalls den Trum. Beide kommen gleichzeitig oben an. Der schwere Bub hat mehr geleistet als der leichte. Zum Schluss besteigen zwei gleich schwere Lehrer den Turm. Herr (70kg) steigt nur bis zur ersten Plattform auf, Herr (70kg) steigt in der gleichen Zeit bis auf die zweite Plattform. Die Leistung von Herrn ist grösser als die des Herrn A. Merke: Die Leistung hängt ab von,, und Die Leistung wird gemessen in Watt (W), Kilowatt (kW) und Megawatt (MW). (1kW 1000 Watt bzw. 1MW 1 000 000W) Lernziele NMM natur schiefe Ebene Hebel Rollen Du kennst die goldene Regel der Mechanik. Du kennst das Hebelgesetz und kannst Berechnungen dazu machen. Du kennst einarmige und zweiarmige Hebel. Du kannst Hebelarme, Last Kraft einzeichnen. Du weisst was eine schiefe Ebene und was sie bewirkt. Du kannst erklären und berechnen was Rollen bewirken. Du kennst den Flaschenzug und kannst Berechnungen dazu machen. (Arbeitsblätter 25 bis 31) Lernzielkontrolle: Freitag, 4.12.09 Lernziele NMM natur schiefe Ebene Hebel Rollen Du kennst die goldene Regel der Mechanik. Du kennst das Hebelgesetz und kannst Berechnungen dazu machen. Du kennst einarmige und zweiarmige Hebel. Du kannst Hebelarme, Last Kraft einzeichnen. Du weisst was eine schiefe Ebene und was sie bewirkt. Du kannst erklären und berechnen was Rollen bewirken. Du kennst den Flaschenzug und kannst Berechnungen dazu machen. (Arbeitsblätter 25 bis 31) Lernzielkontrolle: Freitag, 4.12.09 Lernziele NMM natur schiefe Ebene Hebel Rollen Du kennst die goldene Regel der Mechanik. Du kennst das Hebelgesetz und kannst Berechnungen dazu machen. Du kennst einarmige und zweiarmige Hebel. Du kannst Hebelarme, Last Kraft einzeichnen. Du weisst was eine schiefe Ebene und was sie bewirkt. Du kannst erklären und berechnen was Rollen bewirken. Du kennst den Flaschenzug und kannst Berechnungen dazu machen. (Arbeitsblätter 25 bis 31) Lernzielkontrolle: Freitag, 4.12.09 Mein Name: Lernzielkontrolle Mechanik (Teil 1) Punkte: 29 (16Pkt 4) Note: Unterschrift: 1. Physikalische Kräfte 5 Pkt a. Nenne zwei physikalische Kräfte (nicht dieselben wie in Aufgabe 2) und eine nicht-physikalische Kraft. (3 Pkt) b. Erkläre, wie man die physikalischen Kräfte erkennen kann. (2 Pkt) 2. Was für eine Kraft ist im Spiel, wenn 3 Pkt a. ein Kran Ziegel aufs Dach rauf trägt: b. ein Fahrrad abgebremst wird:_ c. sich ein Wasserrad dreht: 3. Erkläre theoretisch, woran man einen plastischen Körper erkennt und nenne ein Beispiel. 2 Pkt NMM natur: Lernzielkontrolle Seite 1 Mein Name: 4. Nenne ein Kraftpaar (zwei Gegenkräfte) und dazu ein Beispiel, wann die beiden Kräfte zusammen wirken. 2 Pkt 5. Kräfte darstellen 3 Pkt a. Zeichne mit Kraftpfeilen folgendes Ereignis nach. Die Kraftpfeile sollen für 100 mit 1 cm Länge dargestellt werden: (2P) Zwei Pferde ziehen einen Wagen einen Hang hinauf. Das eine zieht mit 600 N, das andere mit 500 N. Der Wagen ist schwer und hält mit 600 zurück, auf dem Wagen sitzen 3 Personen, die mit je 100 abwärts ziehen. b. mit wie vielen wird der Wagen schlussendlich bergauf gezogen? (1P) 6. Mit wie viel Kraft wird 1kg Masse im Durchschnitt gegen den Erdmittelpunkt gezogen? 1 Pkt 7. Wie viel Kraft braucht es ungefähr um eine halboffene Tür noch weiter zu öffnen? 1 Pkt NMM natur: Lernzielkontrolle Seite 2 Mein Name: 8. Ein Raumschiff ist auf der Erde 2400 kg schwer. Masse auf der Erde: Gewichtskraft auf der Erde: Masse auf dem Mond: Gewichtskraft auf dem Mond: 2 Pkt 9. Auf der Erde ist die Masse eines Raumschiffs 20t, was einer Gewichtskraft von 20000 entspricht. Das Gewicht von 1t entspricht auf der Venus einer Gewichtskraft von 8500N. 2 Pkt Wie viel ist die Gewichtskraft des Raumschiffs auf der Venus? 10. Ein Hammer wird 0.6 weit gehoben und mit der Kraft von 1.4 auf einen Nagel geschlagen. 2 Pkt a. Schreibe die Berechnungsformel für die Arbeit mit den richtigen Abkürzungen auf. (1 Pkt) b. Berechne die Arbeit. (1 Pkt) NMM natur: Lernzielkontrolle Seite 3 Mein Name: 11. Ein Geschwisterpaar hilft beim Tisch decken an einem grossen Familienfest. Wie gross ist ihre Arbeit, wenn sie je 16 Teller auf einmal von der Küche aus 12 bis zum Tisch tragen müssen und ein Teller 200 (2 Gewichtskraft) schwer ist. 3 Pkt 12. Nenne ein Beispiel, in dem zwei Energieformen ineinander verwandelt werden und nenne dazu die beiden Energieformen wie im Beispiel: 3 Pkt Pendel pendelt hin und her. Lageenergie, Bewegungsenergie. Zusatz **Wie gross ist die Schwung-Gewichtskraft des Hammers, wenn der Nagel 3 cm weit eingeschlagen wird und die Arbeit 0.9 Nm beträgt? (2 Pkt) NMM natur: Lernzielkontrolle Seite 4 Mein Name: Lernzielkontrolle Mechanik (Teil 1) Punkte: 29 (16Pkt 4) Note: Unterschrift: 1. Was für eine Kraft ist im Spiel, wenn 3 Pkt a. ein Lift in die Höhe fährt: b. eine Ansichtskarte mit einem Magneten am Kühlschrank hält: c. ein Auto bremst: 2. Physikalische Kräfte 5 Pkt a. Nenne zwei physikalische Kräfte (nicht dieselben wie in Aufgabe 2) und eine nicht-physikalische Kraft. (3 Pkt) b. Erkläre, wie man die physikalischen Kräfte erkennen kann. (2 Pkt) 3. Erkläre theoretisch, woran man einen elastischen Körper erkennt und nenne ein Beispiel. 2 Pkt NMM natur: Lernzielkontrolle Seite 1 Mein Name: 4. Nenne ein Kraftpaar (zwei Gegenkräfte) und dazu ein Beispiel, wann die beiden Kräfte zusammen wirken. 2 Pkt 5. Kräfte darstellen 3 Pkt c. Zeichne mit Kraftpfeilen folgendes Ereignis nach. Die Kraftpfeile sollen für 100 mit 1 cm Länge dargestellt werden: (2P) Zwei Pferde ziehen einen Wagen einen Hang hinauf. Das eine zieht mit 500 N, das andere mit 400 N. Der Wagen ist schwer und hält mit 500 zurück, auf dem Wagen sitzen 3 Personen, die mit je 50 abwärts ziehen. d. mit wie vielen wird der Wagen schlussendlich bergauf gezogen? (1P) 6. Mit wie viel Kraft wird 1kg Masse im Durchschnitt gegen den Erdmittelpunkt gezogen? 1 Pkt 7. Wie viel Kraft braucht es ungefähr um eine halboffene Tür noch weiter zu öffnen? 1 Pkt NMM natur: Lernzielkontrolle Seite 2 Mein Name: 8. Ein Astronaut mit Anzug ist auf der Erde 180 kg schwer. Masse auf der Erde: Gewichtskraft auf der Erde: Masse auf dem Mond: Gewichtskraft auf dem Mond: 2 PKt 9. Auf der Erde ist die Masse eines Raumschiffs 20t, was einer Gewichtskraft von 20000 entspricht. Das Gewicht von 1t entspricht auf dem Jupiter einer Gewichtskraft von 26000N. 2 Pkt Wie viel ist die Gewichtskraft des Raumschiffs auf dem Jupiter? 10. Eine Hand wird 0.8 weit gehoben und mit der Kraft von 0.9 auf einen Tisch geschlagen. 2 Pkt a. Schreibe die Berechnungsformel für die Arbeit mit den richtigen Abkürzungen auf. (1 P) b. Berechne die Arbeit. (1 P) NMM natur: Lernzielkontrolle Seite 3 Mein Name: 11. Ein Geschwisterpaar hilft beim Tisch decken an einem grossen Familienfest. Wie gross ist ihre Arbeit, wenn sie je 12 Teller auf einmal von der Küche aus 22 bis zum Tisch tragen müssen und ein Teller 200g (2 Gewichtskraft) schwer sind. 3 Pkt 12. Nenne ein Beispiel, in dem zwei Energieformen ineinander verwandelt werden und nenne dazu die beiden Energieformen wie im Beispiel: 3 Pkt Pendel pendelt hin und her. Lageenergie, Bewegungsenergie. Zusatz **Wie gross ist die Schwunggewichtskraft des Hammers, wenn der Nagel 3 cm weit eingeschlagen wird und die Arbeit 0.9 Nm beträgt? (2 P.) NMM natur: Lernzielkontrolle Seite 4 Lernzielkontrolle Hebel, Rollen Punkte: 33 (20Pkt 4) Note: NMM natur Unterschrift: 1) Ergänze folgende Sätze (4) a) Goldene Regel der Mechanik: „Was man an Kraft spart, b) Hebelgesetz: „Eine kleine Kraft am Hebelarm wirkt genau so, wie eine c) Flaschenzug: „Je mehr Rollen man hat, desto muss das Seil herunter gezogen werden. d) Schiefe Ebene: „Je die schiefe Ebene aufgestellt wird, desto Kraft braucht es um einen Wagen hinauf zu ziehen. 2) ie gross sind die Kräfte, die du am Newtonmeter ablesen würdest, wenn der Hebel im Gleichgewicht ist? (4) Ein Gewicht ist pro Strich 1N schwer. Ein Strich am Hebel ist 1 cm lang. 3) o würdest du die zweite Last anhängen, damit der Hebel im Gleichgewicht ist? (4) 4) eim nebenstehenden Kran ist die Länge des Lastarms 7.5m und die Länge des Kraftarms 2.5m. (4) a) Zeichne den Kraftarm rot und den Lastarm blau ein (je eine klare Linie!) b) Welche Kraft zieht den Lastarm herunter, wenn eine Last von 180kg angehängt ist? c) Welche Kraft muss die Winde am Kraftarm zurückhalten? 5) eichne am einarmigen Hebel, an dem 20N hängen einen Kraftmesser am richtigen Ort in der richtigen Richtung en, wenn er mit 40N ziehen muss, um den Hebel im Gleichgewicht zu halten. (1) 6) n einer losen Rolle hängt eine Last mit der Gewichtskraft von 200N (siehe Abbildung). Die Rolle selbst übt eine Gewichtskraft von 10N aus. Kreuze die richtige Antwort an. (1) eder der beiden Kraftmesser zeigt 100N an. eder der beiden Kraftmesser zeigt 105N an. eder der beiden Kraftmesser zeigt 110N an. eder der beiden Kraftmesser zeigt 200N an. eder der beiden Kraftmesser zeigt 210N an. J J 7) ie Bootsfahrer links zieht sich mit einer Kraft von 90N an Land. Mit welcher Kraft muss der Helfer rechts auf der Hafenmauer ziehen? (1) 8) rgänze die fehlenden Angaben in den Abbildungen ( leere Linien). (4) 9) eichne auf folgenden Gegenständen den Kraftarm rot, den Lastarm blau, die Kraft grün und die Last braun ein. (10) NMM natur Mechanik Lernzielkontrolle NMM natur Punkte: 25 (16Pkt4) Note: Arbeit Leistung Unterschrift: 1) Wie lautet die physikalische Abkürzung für (2.5) a. Zeit: b. Arbeit: c. Kraft: d. Leistung: e. Weg: 2) Welche physikalische Einheit benutzt man zum rechnen mit (2.5) a. Zeit: b. Arbeit: c. Kraft: d. Leistung: e. Weg: 3) Wie berechnet man die Kraft, wenn Arbeit und Weg gegeben sind? Schreibe die Formel auf. (1) 4) Wie berechnet man die Zeit, wenn Leistung und Arbeit gegeben sind? Schreibe die Formel auf. (1) 5) Wie weit kannst du gehen, wenn du ein Joghurt (440kJ) isst und zum Geradeausgehen 500N brauchst? (3) NMM natur Mechanik 6) Wie weit kommt ein Rasenmäher, wenn die Leistung mit 2200 angegeben wird, er 250kg schwer ist (250N) und 40 Minuten gelaufen ist. (3) 7) Wie lange braucht ein immer gleich schnell fahrender Velofahrer für 20km, wenn er eine Leistung von 2000W erbringt und sein Gewicht 85kg (850N) beträgt? (3) 8) Wie schwer ist ein Mensch, wenn er in 40 Minuten auf einer Strecke von 1.2km eine Leistung von 250W erbringt? (3) 9) Ein Kran hebt einen Stapel Ziegelsteine in 25 Sekunden auf ein hohes Haus. Seine Arbeit beträgt 22.5kJ. Wie hoch ist seine Leistung? (3) 10) Wie viel Kraft hat ein Pferd, wenn seine Leistung erfahrungsgemäss 850W ist, es während 1 Stunde geritten worden ist und in dieser Zeit einen Weg von 5km zurückgelegt hat? (3) Treppe zwischen oberem und unterem Pausenplatz Tische unterer Pausenplatz Wand unterhalb des Rasens Schulzimmer Leistung an der Treppe (AB 21) Meine Leistung beim Gewichtheben (AB 22) Meine Leistung beim Hüpfen (AB 23) Isaac Newton (AB 12) Gruppe 8: Gruppe 9: Gruppe 10: Gruppe 11: Gruppe 2: Gruppe 3: Gruppe 4: Gruppe 5: Gruppe 6: Gruppe 7: Gruppe 1: pro Posten habt ihr 10‘ Zeit, d.h. nach 5 Minuten müsst ihr jeweils Rollen tauschen! Wo? Postenname Postenarbeit „Leistung G10 G7 G4 G1 Wer? G11 G8 G5 G2 G9 G6 G3 10‘ 10‘ 10‘ 10‘ Zeit?