Arbeitsblatt: Mechanik-Kräfte

IN DIESEM KAPITEL findest du heraus, wie und wo Kräfte wirken. erfährst du, was die Gewichts-kraft ist und wie sie wirkt. lernst du Gewichtskräfte an Gegenständen einzuzeichnen. misst du mit einem Kraftmesser verschiedene Kräfte. lernst du Einheit und Formel-buchstaben von Kraft und Masse kennen. lernst du verschiedene Reibungs-kräfte und deren Wirkung kennen beschäftigst du dich mit Kraft-pfeilen und Kräftediagrammen. beschreibst du ein- und zweiseitige Hebel lernst du Merksätze zu festen und losen Rollen kennen. entdeckst du, wie einfache Maschinen die Wirkung der PHYSIK Kräfte, Arbeit und Verschiedene Kräfte Erika Kaufmann 2025 In der Natur werden viele Arten von Kräften behandelt. Versuche die Titel zuzuordnen MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 2 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 3 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 4 MECHANIK In der Physik hat der Begriff Kraft eine ganz bestimmte Bedeutung. Die Versuche 1 – 10 zeigen Beispiele, bei denen physikalische Kräfte wirken. Allerdings kann man die Kräfte nicht sehen, man erkennt sie aber an ihren Wirkungen. Immer, wenn sich der Bewegungszustand eines Körpers ändert, wirkt eine Kraft. Immer, wenn sich die Form eines Körpers ändert, wirkt auf ihn eine Kraft. Aufgabe 1 Entscheide, ob es sich jeweils um eine physikalische Kraft handelt. Muskelkraft eines Fahrradfahrers Sehkraft der Augen Anziehungskraft eines Magneten Zugkraft einer Lokomotive Leuchtkraft einer Lampe Überzeugungskraft eines Redners Gewichtskraft eines Steines Anziehungskraft der Erde Waschkraft eines Waschmittels Brechkraft einer Lupe Auftriebskraft eines Heissluftballons Wurfkraft eines Kugelstossers Spannkraft eines Bogens Aufgabe 2 Welche Wirkung hat die Kraft? KAUFMANN ERIKA 2025 5 MECHANIK Aufgabe 3 Kräfte erkennen wir an ihren Wirkungen. Sie können Körper bewegen, abbremsen, ihre Bewegungsrichtung ändern oder verformen. Ergänze in der Tabelle die fehlenden Begriffe. Kraft Wirkung Fliehkraft Richtung ändern Beispiel verformen Hubkraft bewegen Auftriebskraft Magnet Spannkraft Muskelkraft Reibungskraft Auto Autoblech Windkraft Wasserrad Kraftpfeile Die Gewichtskraft Wenn du einen Stein an eine Schnur hängst, wird die Schnur gespannt. Schneidest du die Schnur durch, fällt der Stein auf den Boden. Der Stein hat ein Gewicht, er ist schwer. Der Physiker sagt: Der Stein fällt nach unten, weil sich Erde und Stein gegenseitig anziehen. Wenn du nicht von der Erde angezogen würdest, könntest du nicht darauf stehen bleiben, du würdest durch die schnelle Drehung der Erde davonfliegen. Wenn du einen Ball in den Händen hältst und loslässt, fällt der Ball nach unten. Am Anfang ist der Ball langsam und wird dann immer schneller. Das heisst, die Geschwindigkeit des Balls nimmt während des Fallens zu. Man sagt: Der Ball wird beschleunigt. Diese Beschleunigung entsteht durch die Anziehungskraft der Erde. Man nennt diese Kraft auch Gewichtskraft. Die Gewichtskraft wirkt in Richtung des Mittelpunkts der Erde (Bild). Das heisst, die Gewichtskraft wirkt überall auf der Erde senkrecht zur KAUFMANN ERIKA 2025 6 MECHANIK Erdoberfläche. Darum bleibt alles auf der Erde und darum fällt der Ball senkrecht auf die Erde. Die Gewichtskraft gibt es nicht nur auf der Erde, sondern auch auf allen anderen Planeten Gewicht und Masse sind nicht das Gleiche Wenn im Alltag von «Gewicht» gesprochen wird, ist damit fast immer eine Angabe in Gramm oder Kilogramm gemeint. Gramm und Kilogramm sind aber die Einheiten der Masse. Das heisst, die Masse wird in Gramm oder Kilogramm gemessen und angegeben. Wird in der Physik von «Gewicht» gesprochen, dann ist die Gewichtskraft gemeint. Die Masseinheit der Gewichtskraft ist Newton (N). Das heisst, die Gewichtskraft wird in Newton gemessen und angegeben. Mit diesem Thema hatte sich der englische Physiker Isaac Newton (1643 – 1727) befasst. Zu Ehren dieses Physikers wird die Gewichtskraft mit Newton (Kurzzeichen N) bezeichnet. Die Menschen hatten lange gedacht, dass das Gewicht von Dingen in den Dingen (Körpern) selbst liegt. Von der gegenseitigen Anziehung wussten sie nichts. Erst der Engländer Newton entwickelte eine Theorie der gegenseitigen Anziehungskraft. Abkürzung Einheit Masse Gewichtskraft Die Gewichtskraft ist nicht überall gleich Die Masse eines Gegenstands ist überall gleich, egal wo sich der Gegenstand befindet. Die Gewichtskraft kann sich von Ort zu Ort unterscheiden, weil die Gewichtskraft von der Anziehungskraft abhängt. Zum Beispiel ist die Masse einer Schoggipackung 1 Kilogramm. Auf der Erde hat die Schoggipackung eine Gewichtskraft von etwa 10 Newton. Stell dir vor, ein Astronaut würde die Schoggipackung auf den Mond mitnehmen. Auf dem Mond hat die Schoggipackung immer noch die gleiche Masse. Jedoch ist die Anziehungskraft des Monds kleiner als die Anziehungskraft der Erde. Die Anziehungskraft des Monds beträgt etwa 1661 der Anziehungskraft der Erde. Deshalb ist die Gewichtskraft der Schoggipackung auf dem Mond nur etwa 1.6 Newton. Stell dir nun vor, der Astronaut würde zum Jupiter fliegen. Auch auf dem Jupiter hätte die Schoggipackung die gleiche Masse. Auf dem Jupiter hätte die Schoggipackung aber eine Gewichtskraft von etwa 25 Newton. Das ist so, weil die Anziehungskraft auf dem Jupiter grösser ist als auf der Erde. Die Anziehungskraft eines Planeten hängt nämlich unter anderem von der Masse des Planeten ab: Je grösser die Masse eines Planeten ist, desto grösser ist seine Anziehungskraft. KAUFMANN ERIKA 2025 7 MECHANIK Kräfte messen Nicht nur die Gewichtskraft, sondern alle Kräfte werden in Newton gemessen. Kräfte kannst du mit einem Kraftmesser messen KAUFMANN ERIKA 2025 8 MECHANIK Kraftpfeile Kräfte werden mit Hilfe von Pfeilen dargestellt. Die Pfeilspitze zeigt die Richtung der Kraft an, in die sie wirkt. Die Länge des Pfeils entspricht der Grösse der wirkenden Kraft. Je länger also der Pfeil ist, desto grösser ist die Kraft und umgekehrt. Kräfte werden mit dem Formelzeichen (engl.: force) abgekürzt. Beispiel Seilziehen Die beiden Kraftpfeile beim nach wie vor unentschiedenen Tauziehen sind folglich gleich gross und zeigen in entgegengesetzte Richtungen. F1 F2 KAUFMANN ERIKA 2025 9 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 1 0 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 1 1 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 1 2 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 1 3 MECHANIK In der Physik muss man sorgfältig zwischen der Masse und der Gewichtskraft unterscheiden. Masse Gewichtskraft Fg Die Masse ist eine Eigenschaft eines Körpers. Sie ist nur von diesem Körper abhängig. Die Masse eines Körpers ist überall gleich gross. KAUFMANN ERIKA 2025 1 4 MECHANIK Einheit der Masse ist ein Kilogramm (1 kg). Messgerät für die Masse ist die Waage. Aufgabe Die Ausrüstung eines Astronauten hat eine Masse von 84 kg. a) Welche Gewichtskraft würde ein Kraftmesser auf der Erde auf dem Mond anzeigen, wenn man die Ausrüstung anhängen könnte? b) Wie viel Kraft muss ein Astronaut auf der Erde auf dem Mond ausüben, um seine Ausrüstung zu tragen? Reibung tritt im täglichen Leben fast überall auf. Manchmal ist sie erwünscht, manchmal will man sie vermeiden. Versuch Untersuche die Grösse der verschiedenen Reibungskräfte. Nimm dazu einen Holzklotz oder dein Etui und einen Kraftmesser. Miss die Kraft, wenn du den Gegenstand über Sandpapier, über ein Tuch oder über Rollen ziehst. KAUFMANN ERIKA 2025 1 5 MECHANIK 1 tritt auf, wenn ein ruhender Körper in Bewegung versetzt werden soll. 2 tritt beim Schieben der Kiste auf. 3 tritt auf, wenn ein Körper auf Rollen oder Rädern bewegt wird. Reibung – mal mehr und mal weniger Dort, wo Reibungskräfte erwünscht sind, kann man sie Deshalb wird im Winter auf vereiste Flächen gestreut. Hallenturnschuhe haben immer Gummisohlen. Die Reibungskräfte zwischen und KAUFMANN ERIKA 2025 1 6 MECHANIK sind so sehr, so dass der Sportler nicht. Ist die Reibung unerwünscht, muss sie möglichst gehalten werden. Darum werden rotierende Maschinenteile mit Ölen oder Fetten. Auch beim Skilaufen ist der Sportler bestrebt, Reibung zwischen und zu. Reibungskräfte kann man vergrössern, z.B. durch die Wahl geeigneter Materialien an den oder durch das von Oberflächen. Reibungskräfte kann man verringern durch G_ oder P_ der Oberflächen und durch und der Reibungsflächen. KAUFMANN ERIKA 2025 1 7 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 1 8 MECHANIK Gesparte Kraft – von Rollen und Hebeln KAUFMANN ERIKA 2025 1 9 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 2 0 MECHANIK Das Hebelgesetz KAUFMANN ERIKA 2025 2 1 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 2 2 MECHANIK Notizblatt KAUFMANN ERIKA 2025 2 3 MECHANIK Rollen und Flaschenzüge KAUFMANN ERIKA 2025 2 4 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 2 5 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 2 6 MECHANIK KAUFMANN ERIKA 2025 2 7 MECHANIK Notizen KAUFMANN ERIKA 2025 2 8