1. Physikschulaufgabe

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1 Thema: Mechanik 1.0 Länge, Fläche, Volumen 1.1 Was versteht man unter einer physikalischen Größe, wie ist sie zusammengesetzt? 1.2 Formuliere folgende Schreibweise mit Worten: 1m. 1.3 Was ist der Unterschied zwischen einer Basisgröße und einer abgeleiteten Größe? Erläutere am Beispiel von Länge und Fläche. 2.0 Längenmessung 2.1 Meterstab (Zollstock) und Messschieber (Schieblehre) sind Messgeräte für Längen. Vergleiche beide Messgeräte unter Verwendung von Fachbegriffen. 2.2 Erkläre den Begriff gültige Ziffern bei Angabe eines Messwertes. Wie und an welcher Stelle hat die Messgenauigkeit einen Einfluss auf die Messwertangabe? Gib ein Beispiel an für eine Längenmessung mit einem Stahllineal. RP_A0100 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0100) 1 (2)

2 2.3 Gib folgende Längen in der angegebenen Einheit an; beachte die gültigen Ziffern. 700 km in m: 35 m in cm: 3.0 Kraft 3.1 Nenne die Bestimmungsstücke einer Kraft. 3.2 Kräfte können durch Pfeile dargestellt werden. Kraft 1: Kraft 2: Vergleiche Kraft 1 mit Kraft Nenne drei dir bekannte Kräfte und gib dazu jeweils ein Beispiel aus dem Alltag an. 3.4 Woran erkennt man physikalisch, dass auf einen Körper eine Kraft wirkt? Ergänze: Auf einen Körper wirkt eine Kraft, wenn 3.5 Wann sind zwei Kräfte gleich? RP_A0100 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0100) 2 (2)

3 Thema: Mechanik 1.0 Größen - Länge, Fläche, Volumen 1.1 Wandle folgende Messwerte in die angegebene Einheit um. Achte dabei auf die gültigen Ziffern. 6,90 m...km; 25 mm...km; 100 m... m; m...mm ; 5,6 N...kN; 1.2 Was versteht man unter einer Grundgröße (Basisgröße)? Wie werden abgeleitete Größen festgelegt? Nenne jeweils ein Beispiel. 2.0 Längenmessung 2.1 Mit einem Maßband wurde eine Länge von 11,08 m gemessen. Wie viele gültige Ziffern hat das Messergebnis? Die Position an der die 8 steht, nennt man: 2.2 Worin unterscheiden sich die verschiedenen Längenmessgeräte (neben ihrer Bauweise)? 2.3 Benenne die beiden Elemente des abgebildeten Messschiebers. Dieser Messschieber misst auf genau. RP_A0101 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0101) 1 (2)

4 3.0 Kraft und Masse 3.1 Physiklehrer Zweistein bereitet im Physikraum einer Münchner Realschule seine nächste Unterrichtseinheit vor. Er möchte die Masse seines Schlüsselbundes ermitteln. Dazu hängt er ihn an einen Kraftmesser und bestimmt die Gewichtskraft der Schlüssel. Das Messergebnis beträgt 0,26 N. 3.2 Berechne die Masse des Schlüsselbundes; gib das Ergebnis in der Einheit Gramm an. 3.3 Welche andere Kraft wirkt noch, wenn der Schlüsselbund am Kraftmesser hängt? Welche Richtung und welchen Betrag hat sie? 3.4 Was würde Lehrer Zweistein feststellen, wenn er auf dem Gipfel der Zugspitze die Gewichtskraft des Schlüsselbundes bestimmt? Begründe deine Antwort. 3.5 Vergleiche die Masse des Schlüsselbundes auf der Erde und auf dem Mond. 4.0 Aussagen 4.1 In jeder der folgenden Aussagen steckt ein Fehler. Berichtige die falschen Angaben. a) Kräfte sind gleich, wenn sie auf allen Körper die gleiche Wirkung haben. b) Infolge der Gravitation zieht nur die Erde andere Körper an. c) Die Größe der Kraft ist 1 Newton N. d) Die Masse ist eine der 10 Basisgrößen des SI-Systems. e) Die auf einen Körper wirkende Gewichtskraft hängt nur von seiner Masse ab. RP_A0101 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0101) 2 (2)

5 Thema: Mechanik 1.0 Größen - Länge, Fläche, Volumen 1.1 Welche Einheit wurde für die Basisgröße Länge festgelegt? 1.2 Wie wurde die Länge ursprünglich physikalisch definiert? Wie ist sie aktuell festgelegt? 1.3 Ergänze die Leerstellen unter Beachtung der gültigen Ziffern. Worauf ist beim Einheitenwechsel zu achten? 0,57 dm m mm 10 8, ,2 m km 2.0 Längenmessung 2.1 Mit einem Maßstab wurde die Länge 0,370 m gemessen. Wie viele gültige Ziffern hat der Zahlenwert? Gib die gemessene Länge in mm, cm und km an. 2.2 Beim mehrmaligen Messen einer Größe (z.b. Durchmesser einer Bohrung) streuen die Messwerte. Erkläre den Sachverhalt. 2.3 Wie sind der Mittelwert und die größte Abweichung aus einer Messreihe definiert? Wie gibt man daraus folgend den wahrscheinlichen Wert dieser Messreihe an? Verwende die Formelschreibweise am Beispiel der Längenmessung. RP_A0102 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0102) 1 (2)

6 3.0 Von fünf gleichen Bauteilen aus einer Serienproduktion wird jeweils deren Länge gemessen. Folgende gemessene Werte (in cm) liegen vor: 5,84; 5,86; 5,85; 5,83; 5, Mit welchem Messgerät könnte die Messung durchgeführt worden sein? 3.2 Wie viele gültige Ziffern haben die Messwerte? 3.3 Wie nennt man die letzte Stelle der Messwerte? 3.4 Berechne den wahrscheinlichen Wert der Länge mit einer möglichen Abweichung. 4.0 Eine Firma in China stellt DIN A4 - Kopierpapier her. Die Blätter haben folgende Abmessungen: Länge 29,7 cm 0,2 cm ; Breite b 21,0cm 0,15cm 4.1 Berechne den wahrscheinlichen Wert der Papierfläche sowie deren mögliche Abweichung. RP_A0102 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0102) 2 (2)

7 Thema: Mechanik Längenmessung 1.0 Fünf Schüler erhalten den Auftrag, die Dicke ihres Physikbuchs zu messen. Es wurden folgende Messergebnisse abgeliefert: 9,8 mm, 9,9 mm, 9,6 mm, 10,2 mm, 9,9 mm. 1.1 Mit welchem Messgerät wurden die Buchdicken wahrscheinlich gemessen? 1.2 Wie nennt man den Wert für die Dicke, der am wahrscheinlichsten ist? 1.3 Berechne diesen Wert. 1.4 Gib den errechneten Wert in Meter an. 1.5 Gib die größte Abweichung vom Mittelwert an. 2.0 Das Bild zeigt den Ausschnitt eines Messschiebers. 2.1 Lese den gemessenen Wert ab, gib die Messgenauigkeit an und nenne gültige, sichere und unsichere Ziffern. Messwert: Genauigkeit: gültige Ziffern: sichere Ziffern: unsichere Ziffer: RP_A0103 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0103) 1 (2)

8 Kräfte, Masse 3.0 Im Deutschen Museum in München wurde in einer kleinen Versuchsreihe der Zusammenhang zwischen der Masse und der Gewichtskraft von verschiedenen Körpern ermittelt. Man erhielt folgende Messwerte: m in kg 0,620 0,75 0,560 0,920 2,6 3.1 Vervollständige die Tabelle ( 4 Lücken) Nebenrechnung: 6,0 7,25 5,5 25,7 9,7 9,8 9,8 9,9 3.2 Vervollständige den folgenden Satz sinnvoll: Verdoppelt, verdreifacht sich die Masse, so 3.3 Formuliere das Ergebnis in der 3. Zeile der Tabelle in Worten. 3.4 Gib den Zusammenhang an (als Gleichung) zwischen Masse und Gewichtskraft: 3.5 Mit welchem physikalischen Begriff wird die Größe, aus der 3. Tabellenzeile bezeichnet? 3.6 Berechne aus den Werten der 3. Tabellenzeile ihren Mittelwert. 3.7 Angenommen, die Messungen wären am Nordpol durchgeführt worden. Was kann man dann über die Messwerte in der zweiten Tabellenzeile sagen? Begründung! RP_A0103 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0103) 2 (2)

9 Thema: Mechanik Längenmessung 1.0 Gib die folgenden Größen in den Einheiten m und cm an; achte dabei auf die Anzahl der gültigen Ziffern. 0,38 km 5,00 dm 12,5 m 1.1 Folgendes Bild zeigt eine Bügelmessschraube (allg. Mikrometerschraube genannt). Lese den gemessenen Wert ab, gib die Messgenauigkeit an und nenne gültige, sichere und unsichere Ziffern. Messwert: Genauigkeit: gültige Ziffern: sichere Ziffern: unsichere Ziffer: 1.2 Nenne vier verschiedene Messgeräte mit unterschiedlichen Messgenauigkeiten. Gib bei jedem der vier Messgeräte die Messgenauigkeit an. 1.3 Welche kleinere Längeneinheit als Millimeter ist dir bekannt? (Name und Formelzeichen) 1.4 Wie viele von dieser kleineren Längeneinheit aus Punkt 1.4 ergeben 1 Meter? RP_A0104 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0104) 1 (3)

10 1.5 Wie viel Kilometer legt das Licht in einem Jahr zurück (Lichtjahr)? Rechne die Entfernung in Meter um. Kraft, Masse 2.0 Nebenstehend ist die Erdkugel skizziert. Emma, Gewicht 40 kg, steht an dem gekennzeichneten Punkt auf der Erdoberfläche. 2.1 Wie groß ist die Gewichtskraft von Emma? 2.2 Zeichne in die Skizze einen Kraftpfeil der Gewichtskraft von Emma ein. 1cm 200N 2.3 Mit welchem Begriff bezeichnet man die Anziehung der Körper untereinander? 2.4 Wie groß in etwa wäre die Gewichtskraft von Emma auf dem Mond? 3. Kann die Masse eines Körpers mit einer Balkenwaage sowohl auf der Erde als auch auf dem Mond bestimmt werden? RP_A0104 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0104) 2 (3)

11 4. Was versteht man physikalisch unter einer Kraft? Wodurch wird sie festgelegt? 5. Erläutere anhand einer beschrifteten Skizze die Funktion eines Kraftmessers (Federwaage). Gib ein Anwendungsbeispiel an. RP_A0104 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0104) 3 (3)

12 Thema: Mechanik 1.0 Länge, Fläche, Volumen 1.1 Wandle in die angegebene Maßeinheit um; beachte die Anzahl der gültigen Ziffern. 0,6 m... mm ; 2 2 4,35 m... cm ; cm... dm 2.0 Kräfte 2.1 Durch welche Bestimmungsstücke ist eine Kraft festgelegt? 2.2 Auf einen Körper wirkt eine Kraft ein. Was könnte mit dem Körper geschehen? Nenne jeweils ein Beispiel. 2.3 Der abgebildete Kraftmesser hat einen Messbereich bis 5 N. Die innere Hülse kann insgesamt 10 cm, das sind 100 Teilstriche, herausgezogen werden. Welche Kraft zeigt der Kraftmesser hier an? 2.4 Die Gewichtskraft eines Astronauten in seinem Raumanzug beträgt auf der Erde 1200 N. Er fliegt mit einer Rakete zum Mond und landet dort. Wie verändert sich seine Gewichtskraft vom Start auf der Erde bis zur Ankunft auf dem Mond? Gib sein ungefähres Gewicht auf dem Mond an. RP_A0105 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0105) 1 (2)

13 2.5 Bestimme durch Zeichnung, wie viel Kraft die beiden Seilstücke aushalten müssen. 3.0 Masse 3.1 Rechne in die angegebene Maßeinheit um. (Beachte die Anzahl der gültigen Ziffern.) 60 mg... g 0,04 kg... g 0,025 t... kg 3.2 Nenne drei verschiedene Möglichkeiten wie man sich als Verkehrsteilnehmer vor den schädlichen Auswirkungen der Trägheit schützen kann. 4.0 Teilchenmodell 4.1 Wie heißt der Vorgang, wenn ein Gas zu einer Flüssigkeit wird? Unter welcher Bedingung geschieht das? 4.2 Alle Teilchen eines Körpers bewegen sich. Wie heißt die Bewegung von Festkörperteilchen? Wovon hängt ihre Geschwindigkeit ab? RP_A0105 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0105) 2 (2)

14 Thema: Mechanik 1. Am 20. Mai 1875 beschlossen in Paris 17 Staaten als gemeinsame Einheit für die Länge das Meter einzuführen (Meterkonvention). a) Wie wurde die Längeneinheit 1 Meter damals definiert? b) Aus welchem Material wurde das Urmeter hergestellt? c) Wo in Deutschland wird eine Kopie des Urmeters aufbewahrt? 2. Gib den Namen des Vorsatzzeichens und den jeweiligen Faktor an. a) b) M 3. Wandle die folgenden gemessenen Werte physikalisch richtig in die angegebene Einheit um. Achte dabei auf die Anzahl der gültigen Ziffern. a) mm in m b) 460 dm² in m² c) 0,76 km in cm d) 3,5 hl in l 4. Was versteht man unter den nachfolgenden Begriffen? Erkläre. a) Parallaxenfehler (beim Messen eines Werkstücks mit einem Maßstab) b) Nonius (an einem Messschieber = Schieblehre) c) Nanometer 5. Schreibe den Formelbuchstaben und die Einheit der Kraft in Kurzform. 6. Woran erkennt man das Wirken von Kräften? 7. Unter welchen Voraussetzungen gilt das Gleichgewicht von zwei Kräften, die an einem Körper wirken (Kräftegleichgewicht)? Beantworte allgemein kein Beispiel! 8. a) Was versteht man unter dem Begriff Gravitation? b) Wer hat die Gravitationskonstante als erster bestimmt? In welchem Jahr? c) Beschreibe allgemein, wie die Kräfte der Gravitation wirken. d) Nenne zwei Beispiele für die Wirkung der Gravitation. 9. a) Welche Gewichtskraft haben 8 kg Eisen in München? (genauer Wert!) b) Ist die Gewichtskraft von 8 kg Stahl am Südpol größer oder kleiner als in München? Begründung angeben! c) Raketenmaxe (85 kg) fliegt zum Planeten Omega - 1. Dieser Planet hat den 3 - fachen Ortsfaktor wie die Erde. Welche Gewichtskraft hat Raketenmaxe auf dem Planeten Omega - 1? Runde auf ganze Werte. RP_A0106 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0106)

15 Thema: Mechanik Längenmessung 1.0 Das Bild zeigt den Ausschnitt eines Messschiebers. 1.1 Lese den gemessenen Wert ab, gib die Messgenauigkeit an und nenne gültige, sichere und unsichere Ziffern. Messwert: Genauigkeit: gültige Ziffern: sichere Ziffern: unsichere Ziffer: 2. Gib an, wie genau man im Allgemeinen mit folgenden Längenmessgeräten messen kann: Schraubenmikrometer: Längenmessuhr: Messschieber (Schieblehre): Gliedermaßstab (Zollstock): 3.0 In Deutschland und in vielen anderen Ländern ist die SI-Basiseinheit für die Länge das Meter. In den USA ist heute noch die angloamerikanische Längeneinheit inch bzw. Zoll verbreitet. In bestimmten Bereichen, z.b. der Technik, behält man auch in Deutschland diese traditionelle Einheit bei. (Zoll ist die deutsche Bezeichnung für inch). 3.1 Was bedeutet die Angabe 24 bei einem Fernsehbildschirm? 3.2 Rechne 3/16 in mm um. 3.3 Welche Längen werden in Deutschland in der Einheit inch (Zoll) angegeben? RP_A0107 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0107) 1 (3)

16 Masse, Kraft 4.1 Wie bezeichnet man den rechts abgebildeten Gegenstand aus dem Physikunterricht? Realschule 4.2 Wie lautet mithilfe dieses Gegenstandes die physikalische Erklärung, dass zwei Kräfte gleich groß sind? 5.1 In der nebenstehend dargestellten Anordnung herrscht Gleichgewicht. Der Kraftmesser 2 zeigt F 240N an. Welchen Wert zeigt der Kraftmesser 1 an? 5.2 Die lose Rolle hat eine Masse von 1,6 kg. Wie groß ist die angehängte Masse (in kg)? (g 10 N / kg) 6. Wann sind zwei an einem Körper angreifende Kräfte gleich, wann sind sie im Gleichgewicht? RP_A0107 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0107) 2 (3)

17 7. Erkläre die physikalische Bedeutung der Begriffe: Masse: Trägheit: Gravitation: Schwere: Gewichtskraft: RP_A0107 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0107) 3 (3)

18 Thema: Mechanik Kräfte Es handelt sich hier nicht um eine klassische Schulaufgabe, sondern um eine Zusammenstellung ähnlicher Aufgaben. 1. An einer Umlenkrolle betragen die Zugkräfte im Seil F1 F2 50N. Welchen Betrag hat die resultierende Kraft? Löse durch eine genaue maßstäbliche Zeichnung. RP_A0108 **** Lösungen 6 Seiten (RP_L0108) 1 (6)

19 2. Die Zugkräfte in den Seilen, an denen die Lampe im Bild hängt, haben jeweils einen Betrag von 60 N. Wie groß ist die Gewichtskraft auf die Lampe? Fertige möglichst genau eine geeignete Zeichnung an und entnimm ihr den entsprechenden Wert. RP_A0108 **** Lösungen 6 Seiten (RP_L0108) 2 (6)

20 3. An einem Balken sind zwei gleich lange Seile befestigt. Sie halten eine Masse von m 510g. Fertige eine genaue Zeichnung der Kräfte an und bestimme daraus die Zugkraft in den Seilen. ( g 9,8N/kg) RP_A0108 **** Lösungen 6 Seiten (RP_L0108) 3 (6)

21 4. Ein Bild ist mit einer 1,60 m langen Schnur an einem einzigen Nagel, der in die Wand geschlagen wurde, befestigt. Es hängt genau waagerecht. Bestimme durch eine maßstäbliche Zeichnung die Zugkraft in der Schnur bei einer Gewichtskraft des Bildes von FG 45N. RP_A0108 **** Lösungen 6 Seiten (RP_L0108) 4 (6)

22 5. Das Festkomitee von Entenhausen möchte für das kommende Bürzelfest eine Werbetafel (m 5kg) zwischen zwei Häuserfronten anbringen. Welche Kräfte wirken in den Befestigungsseilen, wenn das Schild so wie im Bild dargestellt, aufgehängt wird? Löse durch eine maßstäbliche Konstruktion. Hinweis: Die Seilstücke sind gleich lang, das Schild hängt waagerecht; g 9,8N/ kg. RP_A0108 **** Lösungen 6 Seiten (RP_L0108) 5 (6)

23 6. Auf der Wäscheleine einer Indianerfamilie hat es sich Adler Horst (20,5 kg) bequem gemacht. Mit welchen Kräften zieht die Wäscheleine an den Befestigungspunkten? Löse mit einer maßstäblichen Zeichnung. ( g 9,8N/ kg) RP_A0108 **** Lösungen 6 Seiten (RP_L0108) 6 (6)

24 Thema: Mechanik 1.0 Größen Einheiten, Länge, Fläche, Messen 1.1 Eine physikalische Größe ist das 1.2 Im SI-Einheitensystem sind Basisgrößen (Grundgrößen) und abgeleitete Größen angegeben. Welche der folgenden Größen sind Basisgrößen? Kreuze an. Masse Dichte Länge Kraft Volumen Geschwindigkeit Temperatur Stoffmenge Stromstärke Gewichtskraft 1.3 Eine Messung ist 1.4 Wie heißt die Einheit der Masse und wie ist sie festgelegt? 1.5 Welche weiteren Einheiten für die Masse sind dir bekannt? Nenne zwei davon. 1.6 Nenne drei Arten von Waagen. 1.7 Beschreibe in Stichpunkten folgenden Vorgang: Messen des Durchmessers einer 1 - Münze mit einem Messschieber (Schieblehre) RP_A0109 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0109) 1 (3)

25 2.0 Kräfte 2.1 Nenne Möglichkeiten, um den Angriffspunkt einer Kraft zu verlagern. 2.2 Je nach Art unterscheidet man einerseits Kontaktkräfte (sie wirken nur, wenn sich zwei Körper berühren) und andererseits Kräfte, die auch dann wirken, wenn sich die beiden Körper in einem bestimmten Abstand zueinander befinden. Gib für beide Arten jeweils zwei Beispiele an. Kontaktkräfte: Kräfte die auf Abstand wirken: 2.3 Kräfte werden durch Pfeile dargestellt. Nenne die Bestimmungsstücke von Pfeilen. 2.4 Die Gewichtskraft eines Körpers ist das aus dem g und seiner m. FG 2.5 Warum ist ein Körper schwer? 2.6 Warum tropft das Mittelmeer nicht in den Weltraum? RP_A0109 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0109) 2 (3)

26 3.0 Teilchenmodell 3.1 Nenne die Aggregatzustände (Zustandsformen) in denen ein Stoff vorliegen kann. 3.2 In welchem Aggregatzustand befindet sich ein Stoff, wenn seine kleinsten Teilchen thermische Eigenschwingungen um ortsfeste Gleichgewichtslagen ausführen? 3.3 Ein Porzellanteller zerbricht durch Unachtsamkeit in zwei Teile. Warum haften beide Teile nicht wieder so zusammen wie vorher, wenn man sie mit Kraftaufwand zusammenpresst? 3.4 Festkörper dehnen sich aus, wenn ihre Temperatur zunimmt. Erkläre anhand des Teilchenmodells. RP_A0109 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0109) 3 (3)

27 Thema: Mechanik 1.0 Größen Einheiten, Länge, Fläche 1.1 Eine Größe in der Physik setzt sich zusammen aus 1.2 Zur Festlegung einer Basisgröße benötigt man immer m ist die und eine von SI-Basisgrößen (Grundgrößen). 1.4 Überprüfe den Wahrheitsgehalt folgender Aussagen. Schreibe w für eine wahre Aussage und f falls die Aussage falsch ist. Länge, Masse und Fläche gehören zu den physikalischen Grundgrößen (Basisgrößen). Die Einheit der Länge ist. Das Volumen ist eine Größe, die von der Fläche abgeleitet wurde. Für jede physikalische Größe ist auch eine Einheit festgelegt worden. Beim Volumen ist die Umrechnungszahl Eine Längenmessung ergab den Wert 0,200 m. Dies bedeutet, dass die Messung auf 1 mm genau durchgeführt wurde. Alle Körper besitzen eine Masse m, die unabhängig vom jeweiligen Ort ist. Die Einheit der Masse ist das Gramm. Die Gewichtskraft auf einen Körper wird durch die Gravitation verursacht. 2.0 Kräfte 2.1 Woran ist erkennbar, dass zwei Kräfte gleich sind? 2.2 Wie lautet die Einheit für die Kraft? 2.3 Wie verhält sich ein Körper, wenn die Kräfte, die an ihm angreifen, im Gleichgewicht sind? RP_A0110 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0110) 1 (3)

28 2.4 Bestimme die Teilkräfte auf den angegebenen Wirkungslinien. Kräftemaßstab: 100 N 1,0 cm Teilkräfte: 2.5 Skifahrerin Martina (m 55kg) fährt ohne Stockeinsatz einen Abhang hinunter. Durch welche Kraft wird die Skifahrerin beschleunigt? Bestimme den Betrag dieser Kraft durch Konstruktion eines Kräfteparallelogramms. Kräftemaßstab: 100 N 1,0 cm ; Rechne mit g 10N/kg RP_A0110 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0110) 2 (3)

29 3.0 Teilchenmodell 3.1 Beschrifte im folgenden Schaubild die fehlenden Aggregatzustände und die möglichen Übergänge. 3.2 Welchem Stoff kann weder ein bestimmtes Volumen noch eine bestimmte Form zugeordnet werden? 3.3 Was haben Festkörper, Flüssigkeiten und Gase in unserer Modellvorstellung gemeinsam? RP_A0110 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0110) 3 (3)

30 Thema: Mechanik 1.0 Einheiten, Längenmessung 1.1 Wie heißen die Basisgrößen (Grundgrößen) des SI-Einheitensystems? 1.2 Welche drei Längenmessgeräte erlauben eine höhere Messgenauigkeit als 1 mm? 1.3 Ordne die richtigen Vorsatzbezeichnungen, Zeichen, Zehnerpotenzen und Zahlenwerte zu. Vorsatzbezeichnung Zenti Zeichen Zehnerpotenz Zahlenwert h Mikro m Mega Kräfte 2.1 Woran ist erkennbar, dass eine Kraft wirkt? 2.2 Bestimme die Summenkraft der Kräfte F1 40N und F2 25N. Kräftemaßstab: 10 N 1cm RP_A0111 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0111) 1 (2)

31 2.3 Das Stahlseil eines Krans kann höchstens mit 65 kn belastet werden. Darf der 3 Kran einen Dieselmotor mit der Masse 810kg hochziehen? 2.4 Wir kennen das (A) Gleichgewicht von Kräften, und das (B) Wechselwirkungsprinzip. Entscheide welche Form hier jeweils vorliegt (A oder B). Eine Rakete beschleunigt beim Abheben durch Ausstoßen von Verbrennungsgasen. Eine Lampe hängt an einem Haken an der Decke. Lars zieht mit der Hand am Seil eines Schlittens. Ein fahrendes Auto wird abgebremst. Zwei Gruppen ziehen an einem Seil. Ein Mann springt von einem schwimmenden Floß ans Ufer. 3.0 Teilchenmodell 3.1 Wie wird im Teilchenmodell die Temperatur eines Körpers erklärt? 3.2 Welche Eigenschaft der Gase führt dazu, dass sie sich frei im Raum ausbreiten? 3.3 Was versteht man unter der Brown schen Bewegung und wie kommt diese Bewegung zustande? RP_A0111 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0111) 2 (2)

32 Thema: Mechanik 1.0 Einheiten, Längenmessung 1.1 Berechne unter Berücksichtigung der Anzahl gültiger Ziffern: a) 2 2 2,80 m 60 dm... m... dm b) 36,2 m 5,27 m... dm... mm 1.2 Mit welchen Längenmessgeräten wurden folgende Längen bestimmt? 12 mm 12,0 mm 12,00 mm 2 4,3 10 dm 0,625 m 21,6 cm 6,8 km 26,8 m 1.3 Eine rechteckige Metallplatte hat die Länge 26,5 cm und die Breite b 1,024dm. In der folgenden Tabelle sind sechs Flächengrößen vorgegeben. Welche davon sind das richtige Rechenergebnis unter Beachtung der gültigen Ziffern? Schreibe R für richtig und F für falsch. 2 0,027 m mm 2,7 10 m mm 2 2,71 dm 2 2,714 dm 1.4 Du hast nur eine Schieblehre zuhause, möchtest aber Länge und Breite eines Schrankes messen. Wie gehst du vor? RP_A0112 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0112) 1 (3)

33 2.0 Kräfte 2.1 Kräfte sind wenn sie gleich groß sind, entgegengesetzte Richtung haben und auf der gleichen Wirklinie liegen. 2.2 Die Gewichtskraft eines Körpers ist zu seiner Masse direkt Die -Konstante ist der g. 2.3 An der Schnur eines Schlittens wird mit 50 N gezogen. Wie verlaufen die Wirkungslinien der Teilkräfte? Ermittle ihre Beträge mit Hilfe eines Kräfteparallelogramms. 2.4 Auf einem Tisch steht eine Flasche Mineralwasser. Welche Kräfte wirken auf die Flasche? Kreuze richtige Antworten an. Es wirkt die Gewichtskraft senkrecht nach unten. Es wirkt die Gewichtskraft senkrecht nach oben. Es wirkt eine nach oben gerichtete Kraft des Tisches. Es wirkt eine nach unten gerichtete Kraft des Tisches. Es wirkt eine nach oben gerichtete Kraft des Luftdrucks (Auftriebskraft) Es wirkt eine nach unten gerichtete Kraft des Luftdrucks RP_A0112 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0112) 2 (3)

34 3.0 Teilchenmodell 3.1 Beschreibe mit dem Teilchenmodell die thermische Bewegung (Temperatur) eines festen, flüssigen und gasförmigen Stoffes. Festkörper Flüssigkeit Gas 3.2 Was muss geschehen, damit feste Körper schmelzen? Erkläre den Vorgang mit dem Teilchenmodell. 3.3 Welche Eigenschaften eines Körpers treffen jeweils auf seinen Aggregatzustand zu? Kreuze an. Eigenschaft fest flüssig gasförmig Das Volumen ist unveränderlich. X X Der Körper passt sich jeder Gefäßform an. X X Zwischen den kleinsten Teilchen des Körpers wirken keine Kohäsionskräfte. Die kleinsten Teilchen des Körpers sind in ständiger Eigenbewegung. X X X X RP_A0112 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0112) 3 (3)

35 Thema: Mechanik 1.0 Kraft, Trägheit 1.1 Auf einem Podest steht eine Vase (siehe Skizze rechts). Beschreibe die Kraftwirkungen an der Vase. Warum nimmt man keine Kraftwirkungen wahr? 1.2 Eine Holzkugel befestigt man an einem Faden (siehe Skizze rechts). Der obere und untere Teil des Fadens sind gleich beschaffen. Was passiert beim langsamen bzw. beim ruckartigen Anziehen am Fadenende? (Reissen des Fadens) 1.3 Kreuze die richtigen Aussagen an. Kräfte physikalisch betrachtet haben einen Betrag haben immer einen Angriffspunkt sind elastisch treten einzeln auf verändern die Form von Körpern sind an ihren Wirkungen erkennbar ermöglichen die Kurvenfahrt eines Autos sind Vektoren ziehen Körper gegenseitig an haben eine Länge RP_A0113 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0113) 1 (2)

36 2.0 Test 2.1 Überprüfe den Wahrheitsgehalt folgender Aussagen. Schreibe w für eine wahre Aussage und f falls die Aussage falsch ist. Wenn man von einer physikalischen Größe spricht, meint man die wirklich gemessene Höhe des Körpers. Das Volumen zählt man zu den Grundgrößen (Basisgrößen) im SI-System. Die Masse ist eine Grundgröße im SI-Einheitensystem. Grundgrößen (Basisgrößen) sind jeweils durch eine Formel festgelegt. Die Einheit der Gewichtskraft ist das Kilogramm. Gültige Ziffern sind diejenigen Ziffern, die man beim Ablesen eines Zahlenwerts an einem Messgerät erhält. Eine physikalische Größe ist das Produkt aus einer Maßzahl und der Einheit. Die Gewichtskraft auf einen Körper hängt nicht nur von seiner Masse ab. Die Gewichtskraft, die auf einen Normkörper wirkt, der sich am Normort befindet, wird mit 1 Newton (1 N) bezeichnet. Mit Hilfe des Kräfteparallelogramms ist nur eine Zerlegung in Teilkräfte möglich. Zwei Kräfte sind gleich, wenn sie den gleichen Betrag aufweisen. Zwei Kräfte sind gleich, wenn sie durch zwei gleich lange Pfeile darstellt werden können. Die Festlegung der Einheit für die Kraft bezieht sich auf einen bestimmten Ort. Die Ersatzkraft zweier Kräfte F 1 und F 2 ist dann Null, wenn diese beiden Kräfte genau entgegengesetzt gerichtet sind. Das Wechselwirkungsprinzip für Kräfte ist F1 F2. Die Trägheit eines Körpers ist eine Erscheinungsform seiner Masse. Die Trägheit eines Körpers ist eine direkte Eigenschaft seines Volumens. Beim Fallen einer Kokosnuss von einer Palme zieht die Kokosnuss die Erde an. Die Temperatur eine Körpers hängt damit zusammen, dass seine kleinsten Teilchen ständig Eigenbewegungen ausführen. Die Erdanziehungskraft (Gravitationskraft) wirkt auf der Erde stets zum Erdmittelpunkt hin. Den Übergang eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand nennt man Verdampfung. Atome sind aus Molekülen aufgebaut. RP_A0113 **** Lösungen 2 Seiten (RP_L0113) 2 (2)

37 Thema: Mechanik Arbeitszeit: ca. 60 Minuten 1.0 Größen, Einheiten, Längenmessung 1.1 Definiere folgende Begriffe und gib jeweils zwei Beispiele an: Physikalische Grundgröße: Beispiele: Abgeleitete physikalische Größe: Beispiele: 1.2 Bei der Herstellung von Mignon Batterien wurde der Durchmesser d bei vier Probestücken gemessen und in folgende Tabelle eingetragen d in mm 13,98 14,10 14,02 13,90 a) Berechne den Mittelwert (arithmetisches Mittel) der Messergebnisse. b) Ermittle die größte Abweichung. c) Nenne das Ergebnis der Messreihe (wahrscheinlicher Wert des Durchmessers mit möglicher Abweichung). d) Welches Messgerät könnte verwendet worden sein? Begründung! RP_A0114 **** Lösungen 5 Seiten (RP_L0114) 1 (5)

38 1.3 Welche typischen Messbereiche haben folgende Längenmessgeräte? Gib jeweils auch einen Gegenstand an, der sich für eine Messung mit dem jeweiligen Gerät gut eignet. Messgerät Typ. Messbereich Gegenstand Lineal / Geodreieck 1 mm bis 30 cm Zeichnung Meterstab (Zollstock) Bandmaß Messschieber (Schieblehre) Mikrometerschraube Lasermessgerät 1.4 Sehr große Entfernungen im Weltall werden von Astronomen in der Einheit Lichtjahr (Lj) gemessen. Dabei ist ein Lichtjahr die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. In einer Sekunde legt das Licht eine Strecke von etwa km zurück. Wie viele Kilometer sind ein Lichtjahr? RP_A0114 **** Lösungen 5 Seiten (RP_L0114) 2 (5)

39 2.0 Kräfte 2.1 Nimm kurz zu der Aussage Stellung: Die Gewichtskraft eines Körpers ist ortsabhängig. 2.2 Zwei äußerlich unterschiedliche Körper sollen angeblich die gleiche Gewichtskraft besitzen. Wie kann man dies nachweisen? 2.3 Kräfte sind vektorielle Größen. Erkläre, was dies bedeutet. 2.4 Mit welchem einfachen Experiment können wir zeigen, dass zwei Kräfte gleich sind? 2.5 Erkläre den Unterschied zwischen der statischen und dynamischen Kraftwirkung. Gib jeweils zwei Beispiele an. Statische Kraftwirkung: Dynamische Kraftwirkung: RP_A0114 **** Lösungen 5 Seiten (RP_L0114) 3 (5)

40 2.6 Dolle, unsere Hundedame, hat die Masse 18 kg 370 g. Gib alle drei Faktoren der wirkenden Gewichtskraft an. 2.7 Unter welchen Bedingungen ist ein Körper im Kräftegleichgewicht? 2.8 Gib das Wechselwirkungsgesetz an. Nenne ein Beispiel! 2.9 Was ist der wesentliche Unterschied zwischen dem Kräftegleichgewicht und dem Wechselwirkungsprinzip? Kräftegleichgewicht: Wechselwirkungsprinzip: RP_A0114 **** Lösungen 5 Seiten (RP_L0114) 4 (5)

41 3.0 Masse, Trägheit, Schwere 3.1 Schreibe die folgenden Massen in der Einheit kg (Kilogramm): a) 0,305 t b) g c) 685 mg 3.2 Erläutere kurz den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft im Hinblick auf ihr Verhalten an verschiedenen Orten. 3.3 Fülle die Lücken aus: Dass sich Körper Bewegungsänderungen widersetzen nennt man. Körper verändern ihren Bewegungszustand nur, wenn eine auf sie einwirkt. In diesem Fall sprechen wir daher von Masse. Wirkt auf einen Körper die Schwerkraft, sprechen wir von Masse Die Einheit der Masse ist kg und eine. 3.4 Was besagt das Trägheitsgesetz (Erstes newtonsches Gesetz)? Fertige zur Erläuterung eine Skizze an mit einem Massestück auf einem fahrenden Wagen, der plötzlich stark abgebremst wird. RP_A0114 **** Lösungen 5 Seiten (RP_L0114) 5 (5)