Basis und Plus Das kann ich!

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1 1 1. Zu welchem Teilbereich der Physik passt dieser Gegenstand am besten? Kannst du deine Auswahl erklären? Bohrmaschine Mechanik Akustik Atomphysik Elektrizitätslehre trömungslehre Mechanik: Die Bohrmaschine dreht sich, macht Löcher und hat Kraft. Elektrizitätslehre: Die Bohrmaschine wird mit trom betrieben (Elektromotor). Klavier trömungslehre Astronomie Magnetismus Akustik Mechanik Akustik: Das Klavier ist ein Musikinstrument mit schwingenden aiten. Mechanik: Das Klavier hat bewegliche Teile. W3 2. a) Wie viel ml Wasser sind in den Messgläsern? b) Fülle die beiden Messgläser mit je 220 ml Wasser ml 150 ml Zu welchen 3 Teilbereichen der Physik kannst du dieses Bild am besten zuordnen? Kannst du deine Auswahl erklären? Mechanik Akustik Atomphysik Elektrizitätslehre trömungslehre Astronomie Magnetismus Optik Wärmelehre Mechanik: chalter, Gewinde zum Einsetzen der Batterien Elektrizitätslehre: einfacher tromkreis mit Lämpchen Optik: erzeugt Licht (Lichtquelle) 9.1 Taschenlampe W3 4. a) Wie viel ml Wasser sind in den Messgläsern? b) Du benötigst 0,5 l Wasser, hast aber nur diese Messgläser. Wie könntest du die benötigte Menge abfüllen? ml 0,6 ml 40 2 Es gibt mehrere mögliche 20 1 Lösungen! W3 5. Wie viel cm 3 beträgt das Volumen des teins? Ein Teilstrich auf dem Messglas bedeutet 2 Das Volumen des teins beträgt 6 cm 3. ml ( cm 3 ) W2 6. Recherchiere: Das rmeter entspricht etwa der Länge eines ekundenpendels. Was ist ein ekundenpendel? Ein ekundenpendel ist ein Pendel, das für eine Halbschwingung eine ekunde benötigt. Es wurde bis zum 17. Jahrhundert für die Messung von Zeitspannen bei Versuchen verwendet. 9

2 2 1. Welche Einheiten für die Geschwindigkeit sind richtig? kmh m km s s h m ms h km 2. Ein Auto braucht für 280 km 4 tunden. Wie schnell war es durchschnittlich unterwegs? v = s : t = 280 : 4 km = 70 km h h 3. Körper auf der Balkenwaage. Wie viele Gramm hat der Apfel? 50 g + 20 g + 5 g + 2 g + 1 g = 78 g 5 dag 5 g 2 dag 2 g 1 g 4. Ein Gegenstand hat eine Masse von 31,5 g und ist 3 cm 3 groß. Berechne seine Dichte. Vergleiche mit der Tabelle auf eite 94. Aus welchem Material könnte er sein? 31,5 : 3 g cm 3 = 10,5 g cm 3 ilber 5. Kräfte können Körper verformen oder ihren Bewegungszustand ändern. Die Maßeinheit der Kraft ist 1 Newton. Das ist etwa die Kraft, mit der 10 dag = g Masse zur Erde ziehen. Die Messgeräte für Kräfte heißen Kraftmesser. 6. Jede Kraft hat eine Gegenkraft. Kreuze das Richtige an. Die Gegenkraft ist halb so groß, gleich groß, doppelt so groß. ie ist in die gleiche Richtung, entgegengesetzte Richtung gerichtet. 7. Kreuze die richtigen Aussagen über chwerelosigkeit an: Auf dem Mond ist man schwerelos, weil er nur so wenig Anziehungskraft hat. Auf einer Raumstation ist man deshalb schwerelos, weil diese auf ihrer Erdumlaufbahn ständig um die Erde herumfällt. In der chwerelosigkeit hat man ein Gewicht von 0 N, aber die gleiche Masse wie sonst auch. In der chwerelosigkeit hat man ein Gewicht von 0 N und eine Masse von 0 kg. Wenn man frei von irgendwo herunterfällt, kann man auch auf der Erde schwerelos sein. chwerelos ist man nur im Weltall. 8. Wo befindet sich der chwerpunkt dieser frei hängenden Figuren? Die erste chwerlinie ist schon eingezeichnet! 9. Die tandfestigkeit eines Körpers ist umso größer, je mehr, weniger Masse er hat. je höher, tiefer sein chwerpunkt liegt. je größer, kleiner seine tandfläche ist. 24

3 Die Welt, in der wir uns bewegen 10. a) Karl läuft 60 Meter in 10 ekunden. eine Geschwindigkeit beträgt 6 m s. b) Karls Oma fährt mit dem Rad 20 km h. Wer ist schneller? Karl beim print oder seine Oma am Rad? Karl in km : 6 3,6 km h h = 21,6 km Karl ist schneller als seine Oma am Rad! h 11. Körper auf der Balkenwaage. Wie viele Gramm hat der Ring? 5 g + 2 g + 0,2 g + 0,05 g + 0,01 g = 7,26 g 5 g mg 2 g 50 mg 10 mg ml einer Flüssigkeit haben eine Masse von 22,5 g. Welche Flüssigkeit könnte das sein? Vergleiche mit der Tabelle auf eite ,5 : 25 g cm 3 = 0,9 g cm 3 Olivenöl Diese Flüssigkeit wird in Wasser sinken, schwimmen. 13. Zeichne die beschriebenen Kräfte mit Kraftpfeilen ein: a) Mit wenig Kraft wird der Nagel in die Wand geschlagen. b) Das Gewicht der LKW-Ladung ist recht groß! c) Die Rakete stößt Abgase aus und bewegt sich nach vorne. 14. Lukas hat eine Masse von 54 kg. Er hat auf der Erde ein Gewicht von etwa 540 N. Auf dem Mond hätte er etwa 1_ 6 seines Gewichts, das sind 90 N (540 N : 6). 15. Die Bezeichnung 140 kn auf einem Kanaldeckel heißt übersetzt, W4 140 kg, kg, kg, kg Masse Belastung. Warum steht diese Angabe auf dem Kanaldeckel? Damit man weiß, ab welcher Belastung der Kanaldeckel durchbrechen kann. 16. tabil (), labil (L) oder indifferent (I)? chreibe die passende Abkürzung zu den Bildern. I L L I 25

4 2 1. Kreuze die richtigen Aussagen über Reibung an: Reibung entsteht durch nebenheiten an den Berührungsflächen. Nur wenige Flächen haben keine nebenheiten und sind daher ganz glatt. Kugellager verringern die Reibung, indem sie die Gleitreibung in Rollreibung umwandeln. Die Reibung wird durch chmiermittel vergrößert. Bei der Haftreibung greifen die nebenheiten besonders stark ineinander. Je mehr Gewicht auf die Reibflächen drückt, desto kleiner wird die Reibung. 2. Welche Tätigkeiten sind keine Arbeit im physikalischen inne? Kreuze an. Den Einkauf in den 2. tock tragen. Auf einen Berg wandern. Einen Kasten schieben. Einen 5-kg-Kartoffelsack halten. Knetmasse verformen. Das Physikbuch lesen. Einen Ball werfen. Ein gespanntes Gummiringerl halten. 3. Das Formelzeichen der Arbeit ist W, ihre Maßeinheit ist 1 Joule (J). Das Formelzeichen der Leistung ist P, ihre Maßeinheit ist 1 Watt (W). 4. Welche Energieformen werden bei dem Pendel ineinander umgewandelt? Lageenergie in Bewegungsenergie in Lageenergie 5. Ringle die Drehachse grün ein, ziehe den Lastarm rot und den Kraftarm blau nach. Einseitige Hebel sind: Flaschenöffner (Kapselöffner), cheibtruhe Zweiseitige Hebel sind: Zange, chere 6. Bestimme die fehlenden Angaben beim Hebel und beim Flaschenzug N N 500 N 250 N, 3 7. Bei welcher der drei Fahrradgangschaltungen ist der 1. Gang (der am leichtesten zu tretende) eingezeichnet? Kreuze an. 42

5 Die Welt, in der wir uns bewegen 8. Reibung ist nicht erwünscht bei: Gelenken, charnieren, Rädern auf der Achse Reibung ist erwünscht bei: Knoten, Gehen, Fahren, Radieren, chleifen Reibung soll Wärme erzeugen bei: Zündholz, radierbare Tintenroller, Händereiben, Reibradfeuerzeug Reibung soll Abrieb erzeugen bei: chleifen, Radieren, Reibradfeuerzeug, Feilen 9. Tante Lisa kauft 10 kg Zwiebeln (ca. N Gewicht) und trägt sie in 50 ekunden in den zweiten tock, das sind etwa 10 m Höhenunterschied. Berechne die Arbeit, die Tante Lisa verrichtet hat und ihre Leistung. F = N ; s = 10 m ; t = 50 s W = F s = 10 J = 0 J P = W : t = 0 : 50 W = 20 W 10. Welcher Begriff passt zu welchen Energiearten am besten? aufgezogene hr Apfel am Baum fliegender Vogel Radfahren Kinetische Energie Potentielle Energie Elastische Energie Lageenergie Bewegungsenergie pannenergie, Warum kann ein Pendel beim chwingen die anfängliche Höhe nicht mehr erreichen? Durch Reibung (Luft, Aufhängung) wird ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt. 12. Bestimme die fehlenden Angaben beim Hebel und beim Flaschenzug. 12 N 60 N 300 N 1 N 13. Fahrradgangschaltung: Zeichne die Kette beim 15. (schwersten) Gang ein. W2 14. Recherchiere: Wo können Wellräder verwendet werden? Wie viele Anwendungen findest du? Wellräder werden zb bei Fahrrädern, Handbohrern, Kränen und Winden eingesetzt. Früher wurden sie zb zum pannen von Armbrustsehnen, bei Belagerungsmaschinen und Mühlen verwendet. 43

6 3 1. Kreuze an. Die 3 Aggregatzustände heißen: weich flüssig wässrig gasförmig luftig hart fest kristallin 2. Kohäsion oder Adhäsion? Kreuze an. Der Glastisch ist schmutzig. Die Butter schmilzt, wenn man sie aus dem Eiskasten nimmt. Manche Pickerl bekommt man gar nicht mehr vom ntergrund herunter. Morsches Holz lässt sich leicht brechen. Kohäsion Adhäsion 3. Das Fremdwort für Haarröhrchen heißt Kapillare. Nenne 4 toffe oder Gegenstände, die Haarröhrchen besitzen. Klopapier, Handtuch, gebrannter Ton, Küchenrolle, Taschentücher, Kreide 4. Wasser gefriert bei 0 C und siedet bei C, das entspricht 0 K, K, 273 K und K, 373 K, 473 K. 5. Weshalb dehnen sich Körper beim Erwärmen aus? benötigen dadurch mehr Platz. Die kleinsten Teilchen bewegen sich schneller und 6. Einen großen Druck durch eine kleine Fläche erzeugen zb ein Nagel portschuhe kier eine Axt Raupenfahrzeuge Messerklingen 7. Der hydrostatische Druck wird mit zunehmender Wassertiefe stärker, schwächer. Wie wird daher das Wasser aus dem Gefäß spritzen? Zeichne das spritzende Wasser ein. 8. Ein Körper hat ein Gewicht von 50 N. ein Auftrieb im Wasser beträgt 40 N. Dieser Körper wird im Wasser schwimmen, schweben, sinken. 9. Ein Körper wiegt an der Luft N, im Wasser 80 N. Das Gewicht des verdrängten Wassers beträgt N, 80 N, 60 N, 40 N, 20 N, 10 N. 10. Der Luftdruck auf der Erde entsteht durch das Gewicht der Luftteilchen. Bei Erhöhung der Teilchengeschwindigkeit sinkt der Luftdruck, steigt der Luftdruck. 11. Ein Vakuum ist ein Raum mit viel Luft, ohne Luft, mit nur wenig Luft. 12. Wie hoch lässt sich Wasser mit einer Pumpe ungefähr saugen? unbegrenzt hoch m m 10 m 1 m 68

7 Alle toffe bestehen aus Teilchen 13. Welche Aussagen über Teilchen sind richtig? Kreuze an. Die kleinsten Teilchen sind unbeweglich. Teilchen haben Anziehungskräfte. Wenn sich Zucker im Wasser auflöst, zerfällt er in seine kleinsten Teilchen. Durch die Adhäsion können sich Flüssigkeiten in dünnen Röhrchen hochziehen. Die Adhäsion nützt man zb beim Kleben aus. Die Teilchen von Gasen liegen sehr eng beieinander. Die kleinsten Teilchen sind etwa 0,01 mm groß. Feststoffe haben eine geringe Kohäsionskraft. 14. Wasser benetzt nicht (oder schlecht) Papier Wachs fettige Oberflächen Holz sauberes Glas geputzte chuhe Ziegel Entenfeder Kreide Tulpenblatt Watte frischen Lack 15. Was ist richtig? Kreuze an. Der absolute Nullpunkt ist die tiefste mögliche Temperatur. Die Wissenschaft arbeitet daran, Temperaturen unter 0 Kelvin zu erreichen. Beim absoluten Nullpunkt bewegen sich die Teilchen nicht mehr. 16. Druck wird mit dem Zeichen p abgekürzt. Die Einheit des Drucks heißt Pascal (Pa). 1 hpa = Pa 1 kpa = 0 Pa 1 bar = 000 Pa 17. Zeichne den höchstmöglichen Wasserstand in den Gefäßen ein. 18. In welchem Gefäß ist das alzwasser? in A in B A B Begründe deine Entscheidung! alzwasser hat größeren Auftrieb, höhere Dichte 19. Wie viel Kraft ist notwendig, um einen leeren 7-Liter-Plastikkübel mit der Öffnung nach oben bis zum Rand ins Wasser zu tauchen? etwa 70 N, da 7 l Wasser verdrängt werden 20. Ein Marmeladeglas im upermarkt hat immer einen nach innen gewölbten Deckel. Erkläre! Beim Einfüllen der heißen, 4 Marmelade erwärmt sich die eingeschlossene Luft und dehnt sich aus. Beim Abkühlen sinkt der Druck, der äußere Luftdruck presst den Deckel auf das Glas und dellt ihn ein. 21. Kreuze den Luftdruck im Keller und im Dachgeschoß an hpa DG 1 EG K 9 hpa 1010 hpa 1011 hpa 9 hpa 1010 hpa 1011 hpa 69

8 3 1. Der trömungswiderstand eines Körpers ist umso kleiner, je größer die Querschnittsfläche des umströmten Körpers ist, je besser die tromlinienform des umströmten Körpers ist, je größer die trömungsgeschwindigkeit ist. 2. treiche die Körper mit geringem trömungswiderstand durch. Fallschirm Fisch Bootsrumpf egel Ruder Rennauto Vogel Flugzeug Laubblatt chachtel Kugel Rennrad 3. Wenn eine challquelle schneller schwingt, so wird der Ton höher, bleibt der Ton gleich, wird der Ton tiefer. 4. Bei hohen, tiefen, leisen, lauten Tönen schwingen challquellen schwächer als bei hohen, tiefen, leisen, lauten Tönen. 5. In Wasser ist der chall schneller, langsamer als in Luft. challwellen sind Luftströmungen, Verdichtungen und Verdünnungen der Luft. Die Lautstärke (= der challdruck) gibt an, wie schnell, stark eine challquelle schwingt und wird in Hertz, Mikropascal gemessen. Die Frequenz gibt die Lautstärke, Höhe eines Tons an und wird in Hertz, Mikropascal gemessen. 6. Die challgeschwindigkeit in der Luft beträgt etwa 340 km h, 340 m s, 340 km s. Du zählst 15 ekunden zwischen Blitz und Donner. Wie weit ist das Gewitter etwa entfernt? s = v t = m = 5 m = 5,1 km oder Pro 3 ekunden ist das Gewitter etwa 1 km entfernt. 15 : 3 = 5 ca. 5 km Entfernung! 7. Der Auftrieb eines Ballons ist so groß wie das Volumen, das Gewicht, die Masse der von ihm verdrängten Luft. Wenn der Auftrieb größer ist als sein Gewicht, so steigt, sinkt, schwebt der Ballon. Wenn der Auftrieb kleiner ist als sein Gewicht, so steigt, sinkt, schwebt der Ballon. Wenn der Auftrieb gleich dem Gewicht ist, so steigt, sinkt, schwebt der Ballon. 8. An der Oberseite einer Tragfläche entsteht ein nterdruck, Überdruck. An der nterseite einer Tragfläche entsteht ein nterdruck, Überdruck. Male den Bereich mit verdünnter Luft blau, den Bereich mit verdichteter Luft rot an. 86

9 Alle toffe bestehen aus Teilchen 9. Erkläre anhand der Zeichnung, wie der trömungswiderstand entsteht. Von links kommt die trömung und verursacht einen taudruck vor dem Körper (Überdruck). Hinter dem Körper erzeugen die Verwirbelungen einen nterdruck (ogwirkung). Wo befinden sich Bereiche mit Überdruck und nterdruck des strömenden Mediums? Beschrifte! Überdruck nterdruck, E2 10. Zeichne die trömungen um diese Körper ungefähr ein. Welcher Körper hat den größten, welcher den geringsten trömungswiderstand? größter trömungswiderstand 11. Ordne die challzeichnungen den passenden challbildern zu: geringster trömungswiderstand A leiser, tiefer Ton B lauter, tiefer Ton C leiser, hoher Ton D lauter, hoher Ton E leiser werdender Ton F lauter werdender Ton G Geräusch E G C A F B D 12. In Flughöhe (ca m) beträgt die challgeschwindigkeit etwa 300 m s. Ein Flugzeug fliegt mit 0,8-facher challgeschwindigkeit ( Mach 0,8 ). Wie viele km legt es pro tunde zurück? Mach 0,8 = 300 0,8 m s = 240 m s = 240 3,6 km = 864 km h h 13. Ein Ballon mit 10 g Masse ist mit 12 l Helium ( = 0,18 g ) gefüllt. dm 3 Kann er eine Grußkarte mit der Masse von 8 g tragen? Gewichtskraft des Ballons: 10 g 0,1 N Gewichtskraft der Gasfüllung: 12 0,18 g = 2,16 g 0,0216 N Gewichtskraft der verdrängten Luft ( g = 1,3 12 1,3 g = 15,6 g 0,156 N dm 3 ) : Tragkraft des Ballons: 0,156 N (0,1 N + 0,0216 N) = 0,0344 N 3,44 g, W4 Der Ballon kann die Grußkarte tragen? Ja Nein 14. Wo sind bei diesen Zeichnungen Bereiche mit kleinem Luftdruck? Welche Folgen haben die Druckunterschiede jeweils? Die Wellen gewinnen durch den Wind an Höhe. Dächer können dadurch abgedeckt werden, dass der Luftdruck im Dachboden größer ist als über dem Dach. 87