Arbeitsblatt: Kraft und Kraftbegriff

Kräfte, Arbeit, Leistung Lernziele: Du weisst was im physikalischen Sinne Kräfte sind wie und wo Kräfte wirken. was die Gewichtskraft ist und wie sie wirkt. wie mit einem Kraftmesser verschiedene Kräfte misst. wie du verschiedene Reibungskräfte und deren Wirkung kennen. du mit Kraftpfeilen und Kräftediagrammen. wie einfache Maschinen die Wirkung der Kraft verändern können. was in der Physik unter Arbeit verstanden wird wie Leistung berechnet wird. Kräfte, Arbeit, Leistung Schlagkraft Willenskraft Schwerkraft Gewichtskraft Waschkraft Schaffenskraft Muskelkraft Federkraft Überzeugungskraft Reibungskraft Widerstandskraft Saugkraft Bremskraft Schnellkraft GB 5.1 Kräfte und ihre Wirkungen Kräfte bewirken, dass sich Körper verformen oder sich die Bewegung von Körpern ändert. Auftrag 1: Lese den Text im GB 5.1. 1. Betrachte die Bilder 2 bis 12. a) Notiere im Laborheft: welche Verformungen und Bewegungsänderungen du erkennen kannst. b) Notiere welche Körper aufeinander Kraft ausüben. 2. Wenn du fertig bist, schreib deinen Namen an die Wandtafel und vergleiche deine Antworten mit der Person, die als nächstes fertig wird. AM 5.1 Kraftwirkungen mit Versuchen zeigen Quiz zu Kraft und Kraftarten Kraftarten und Kraftwirkungen 1. Nenne mind. 3 Beispiele für physikalische Kräfte. 2. Wie können Kräfte wirken? a) Nenne die verschiedenen Kraftwirkungen. b) Nenne Beispiele für die verschiedenen Kraftwirkungen. Kraftarten und Kraftwirkung en 1. Reibungskraft, Gewichtskraft, Schwerkraft, Bremskraft, Federkraft, Magnetkraft, 2. a) Kräfte können Körper verformen (elastisch und plastisch), Kräfte können Körper beschleunigen, abbremsen und die Bewegungsrichtung von Körpern ändern b) Kraftwirku ng Beispiel Elastisch verformen Gummi, Feder, Fussball, Snowboard, Pneu, Plastisch verformen Knete, Teig, Ton, Draht, Büroklammer, Nagel, Beschleunig en Rennauto, Kugel die abwärtsrollt, Ball der runterfällt, Richtung ändern Magnetkraft/Metallkugel, Wind/Schiff, Billiard, Merksatz: Kräfte erkennt man an ihren Wirkungen auf Körper: • Sie können Körper beschleunigen. • Sie können Körper abbremsen. • Sie können Körper umlenken. Kräfte können den Bewegungszustand von Körpern verändern. Lernziele: Du weisst was im physikalischen Sinne Kräfte sind. wie und wo Kräfte wirken. was die Gewichtskraft ist und wie sie wirkt. e n h ff e s Be o k o c g i c t a k r i s d r e p s . . i ff g t k h 1 e ie ägt w Ge lsche se. betr fa Mas Eier r wä Merke: In der Physik sprechen wir von Masse (m) und Gewichtskraft (FG). Physikalisch gesehen ist das Gewicht aber die Gewichtskraft, die – wie jede andere Kraft (F) – in Newton (N) angegeben wird. Gewichtskraft FG wirkt überall auf der Erde. Sie wirkt zum Mittelpunkt der Erde. Sie ist eine Zentrifugalkraft. Erdbeschleunig ung – Fallbeschleunig ung 9,81 m/s Gewichtskraft FG Merksatz 1 100g Die Gewichtskraft setzt sich aus der Masse und der Erdbeschleunigung (g) zusammen. FG m g m 9.81m/s2 auf 10) 0.1kg 9.81m/s2 (gerundet 1N (Newton) AM 5.2 Wirkungen der Gewichtskraft zeigen Lageänderung • • • • Planen Durchführen Auswerten Berichten Hilfestellung: OM 5.1. AM 5.3 Masse und Gewichtskraft hängen voneinander ab Gewichtskraft: Merksatz 2 Je grösser die Masse, desto grösser ist die Gewichtskraft. ODER: Die Gewichtskraft nimmt proportional mit der Masse zu. Reibungskraft Wo braucht es mehr Kraft? Reibungskräfte können stören oder helfen • Haftreibungskra ft • Gleitreibungskr aft • Rollreibungskraf AM 5.4 Untersucht Reibungskräfte • Im Film ist zu sehen, wie die Reibungskräfte von Haftreibung nach Gleitreibung nach Rollreibung abnehmen. Ein Beispiel ist in OM 5.4 zu sehen. Anmerkung: Solange, bis der Gegenstand seine endgültige (möglichst konstante) Geschwindigkeit erreicht hat, muss der Gegenstand beschleunigt werden. Das heisst, es wirkt eine zusätzliche Kraft, die für die Beschleunigung verantwortlich ist. Diese hat ebenfalls Einfluss auf die Anzeige am Kraftmesser, wird aber nicht thematisiert. • Individuelle Lösungen, aber immer sollte die Haftreibungskraft am grössten und die Rollreibungskraft am kleinsten sein. Reibungskräfte können stören oder helfen Wo wird am meisten Kraft gebraucht? Ordne die drei Situationen, nach Kraftaufwand. Skizziere und notiere im Laborheft. AM 5.4 Untersucht Reibungskräfte 3: Reibungskräfte im Alltag a) Weil bei der schweren Kiste die Masse grösser ist. Wenn die Masse grösser ist, ist auch die Gleitreibungskraft grösser. Da die Gleitreibungskraft entgegen der Bewegung wirkt, ist es schwerer, die schwere Kiste zu schieben. b) Der Dreck auf dem Boden besteht aus vielen kleinen Teilchen, zum Beispiel aus Sandkörnern oder kleinen Steinchen. Diese kleinen Teilchen, können wie Rollen wirken, wenn die Kiste darüber geschoben wird. Darum ist es auf dreckigem Boden manchmal leichter, die Kiste zu verschieben Grösse, Richtung und Angriffspunkt einer Kraft Auftrag: Lese im GB 5.4 und beantworte folgende Fragen: 1. 2. 3. 4. 5. Wozu dienen Kraftpfeile? Was sagt die Länge eines Kraftpfeils aus? Welche Kraft ist grösser? F1 oder F2? Wo ist der Angriffspunkt einer Kraft? In welche Richtung wirkt die Kraft (Kraftrichtung)? 5.4 Wie Kräfte wirken Lese in Kapitel 5.4 den Abschnitt: Grösse, Richtung AM 5.7 Kräfte beim Fussball Kräfte subtrahieren und addieren • Lese GB 5.4, Abschnitt: Kräfte subtrahieren Wer gewinnt, Lea oder ihr Vater? Seilziehen Welche Kräfte wirken hier? Notieren im Laborheft. Auftrag: Welche Kräfte wirken beim Tauchen und warum kann eine Drohne schweben. Arbeitsblatt bearbeiten. GB 5.4 Wie Kräfte wirken Auftrag: • Abschnitt lesen: Reibungskräfte behindern Bewegungen S. 100 • Fragen beantworten ins Laborheft do.edu/sims/html/f orces-and-motionbasics/latest/force s-and-motion-basic s_de.html 1. a) Gleitreibungskraft b) FA FGR, wirkt nach rechts, 126 N, FGR 94 N, 32 c) FHR, max 125 d) FGR 94 2. Die Kräfte bleiben alle gleich, nimmt zu. 3. FA FGR, 0 4. Die Reibungskraft nimmt zu und die Kiste wird langsamer: FA FGR, wirkt gegen links. 5. a) FA muss vergrössert werden, dann: FA FGR, wirkt nach rechts, nimmt zu. b) Mädchen muss auf die Kiste gesetzt werden, dann: FA FGR, wirkt nach links, nimmt ab. 6 a) Individuelle Lösungen, zum Beispiel: b) Am Anfang muss er die Kiste mit einer bestimmten Kraft anschieben. Danach muss er nichts mehr tun: Wenn sich die Kiste einmal bewegt, dann bewegt sie sich mit gleichmässiger Geschwindigkeit weiter, weil es keine Reibung gibt. c) Schneller: Er muss die Kiste mit einer bestimmten Kraft weiter anschieben oder ihr einen Stoss geben. Langsamer: Er muss auf der anderen Seite der Kiste gegen die Bewegungsrichtung schieben. 7. • Die Behauptung ist nicht richtig, weil die Gesamtkraft auch Null ist, wenn die Kiste sich mit gleichmässiger Geschwindigkeit bewegt. Kraft und Gegenkraft 5.5 Kräfte lassen sich zerlegen AM 5.9 Das Kräftediagramm 5.6 Kraft und Gegenkraft Der Physiker Isaac Newton hat sich nicht nur mit der Gewichtskraft beschäftigt. Er hat sich auch damit beschäftigt, wie Kräfte zusammenwirken. Dabei hat er Folgendes herausgefunden: «Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper auf einen anderen Körper eine Kraft FA aus, so wirkt eine gleich grosse, aber entgegen gerichtete Kraft FB von Körper auf Körper A.» OM Auftriebskraft 1 a,b 2 Kraft sparen Stell dir vor, du musst einen Rasenmäher in einen Anhänger laden. Du schaffst es aber nicht, den Rasenmäher hochzuheben – was machst du? Beantworte die Fragen in dein Laborheft 1. Ist die Hangabtriebskraft bei einem schwereren Rasenmäher grösser oder kleiner ist als bei einem leichten Rasenmäher? Wieso? 2. Eigentlich muss Lilly nicht nur die Hangabtriebskraft überwinden. Eine weitere Kraft, die Lilly beim Schieben überwinden muss, ist im Bild nicht eingezeichnet. Welche ist das? 1 Die Hangabtriebskraft ist grösser. Bei einem schwereren Rasenmäher ist die Gewichtskraft grösser und darum der Kraftpfeil von FG länger. Wenn der Kraftpfeil von FG länger wird, dann muss auch der Kraftpfeil von FH länger werden. 2 Rollreibungskraft, die von der Rampe auf den Rasenmäher wirkt. AM 5.10 Schiefe Ebene Schiefe Ebene • Die Längen der Achsen sind nicht immer gleich. • Es sind nicht die gleichen Diagrammtypen. • Die Farben sind verschieden. • Die Beschriftungen der Achsen sind nicht gleich. • Die Steigung der Geraden ist nicht bei allen Diagrammen gleich. • Der Graph hat einen oder mehrere Knicke. a) 105 – 60 45 b) Höhendifferenz und Länge der Rampe c) Für eine Höhendifferenz von 30 cm muss die Rampe 5 lang sein, für eine Höhendifferenz von 90 cm muss die Rampe 15 lang sein.