1 Ergänze die fehlenden Begriffe und gib jeweils ein Beispiel zu jeder Bewegungsform und -art an!

Transkript

1 Begriffe rund um die Bewegung 1 Ergänze die fehlenden Begriffe und gib jeweil ein Beipiel zu jeder Bewegungform und -ar an! Bewegungformen Bewegungaren 2 Eine Kugel roll eine geneige Ebene herab. Anchließend beweg ie ich auf der Tichplae weier. a) Führe den abgebildeen Veruch elb durch. Du benöig dazu ein Saiv, eine Kugel, eine Laufchiene, ein Lineal und eine Soppuhr (alernaiv kann auch ein Buch al geneige Ebene verwende werden). Beobache den Vorgang genau, du kann auch Meungen durchführen, um Aufgabeneil b) beanworen zu können. h b) Bechreibe die beiden Abchnie der Bewegung, verwende dazu Fachbegriffe au dem Unerrich. Im Folgenden ind einige dieer Begriffe aufgeführ. Kreuze die von dir verwendeen Fachbegriffe an. Beache, da ie nich volländig ind, ich nich alle eignen und einige auch er päer behandel werden. Bechleunigung Impul Kreibewegung bechleunige Bewegung Ruhe Schwingung Gechwindigkei gleichförmige Bewegung Zei Höhe Weg 20 Bewegungen

2 Bewegungen im Diagramm Gruppenarbei für vier Schüler Mahia, Anna, Daniela und Verena uneruchen ihre Fahren mi dem Fahrrad auf dem Sporplaz. Dazu haben ie Srecken abgemeen und die Zei geopp, die ie jeweil gebrauch haben, um diee Srecken zu durchfahren. Den Zuammenhang zwichen Weg und Zei ell jeder Schüler in einem Diagramm dar. Al ie gerade am Zeichnen ind, blä ein Windoß alle ihre Bläer vom Tich. E finden ich nur noch eine Mewerabelle und vier unvollendee Diagramme. Keiner weiß, welche Diagramm zur Tabelle gehör. Mewere: in m in 0 2,8 5,5 8,2 11,5 14,5 Diagramme: in m 10 in in in 1 Veruch, die Diagramme ferig zu zeichnen. E oll jeweil ein Schüler ein Diagramm bearbeien. 2 Dikuier in der Gruppe, ob alle richig gezeichne wurde und welche da richige Diagramm i. Bewegungen 21

3 Inerpreaion von Bewegungdiagrammen 1 Bei einem Veruch mi einer Modelleienbahn wurden für zwei verchiedene Gechwindigkeien die folgenden beiden Mereihen aufgenommen: Meung 1 Zei in 0 0 Weg in m 1,10 0,50 2,21 1,00 4,39 2,00 6,61 3,00 Meung 2 Zei in 0 0 Weg in m 1,63 0,50 3,26 1,00 6,50 2,00 9,79 3,00 a) Zeichne beide Diagramme in ein Koordinaenyem. b) Inerpreiere die Diagramme. 2 a) Im Diagramm ind die Fahren zweier Auo dargeell. Sind ie zur gleichen Zei geare? Welche Auo fähr chneller? Begründe deine Anwor. Auo 1 Auo 2 b) Welche (phyikaliche) Bedeuung ha der Schnipunk der Geraden im Diagramm? 3 Da Diagramm ell die Fahr eine Auo dar. Bechreibe eine Bewegung. 22 Bewegungen

4 Gechwindigkei 1 Die Gechwindigkei eine Fahrzeug in einem beimmen Augenblick heiß. Der Quoien au Weg und Zei gib bei ungleichförmiger Bewegung die wieder. 2 Von einem Radrennen und einem Sieger wird Folgende beriche: Der Sieger i 28 Jahre al. Pro Runde ind 320 m zu fahren. Er wieg 65 kg. Er i verheirae und ha 2 Kinder. E wurden 10 Runden gefahren. Der Sieger benöige genau 4 min. Kreuze an, welche Angaben zur Berechnung der Durchchnigechwindigkei de Sieger nöig ind, und berechne diee. 3 Berechne au den angegebenen Größen die geuche Größe. a) = 20 cm; = 5 v = b) = 360 cm; v = 1 m/min = c) v = 100 km/min; = 90 min = 4 Berechne die Durchchnigechwindigkeien auf den einzelnen Teilrecken und die Durchchnigechwindigkei auf dem Weg von A nach E. 0 km A 12 Uhr 45 km B Uhr 100 km C 13 Uhr 200 km D 14 Uhr 240 km E Uhr v AB = v BC = v CD = v DE = Die Durchchnigechwindigkei von A nach E beräg: v AE = 5 Wa vereh man uner einer geradlinig gleichförmigen Bewegung? Bewegungen 23

5 Bechleunigung 1 Wa vereh man uner der Bechleunigung? Kreuze die richige Anwor an. Die Gechwindigkeizunahme dividier durch den dabei zurückgelegen Weg Den Quoienen au Zei und Weg im Quadra Den Quoienen au m und Den Quoienen au Gechwindigkeizunahme und der dabei verrichenen Zei Da Anwachen der Gechwindigkei Alo i a = 2 Ergänze folgende Säze. Bewegungen, bei denen die aufreende Bechleunigung konan i, heißen Bewegungen. I die Bechleunigung nich konan, o prich man von einer Bewegung. 3 Ein Fahrzeug wird vom Silland au in 2 auf eine Gechwindigkei von 6 m/ bechleunig. Kreuze die ich darau ergebende Bechleunigung an. a = 12 m a = 3 m 2 a = 12 m 2 _ a = 4 _ m 2 a = 3 m 2 _ a = 3 m 4 Ein Körper, der berei die Gechwindigkei v 0 = 10 m/ ha, wird 3 Sekunden lang mi a = 2 m/ 2 bechleunig. a) Wie groß i der Gechwindigkeizuwach? b) Wie groß i die Endgechwindigkei? v zu = v E = 5 Ein Körper wird au dem Sand in 4 gleichmäßig auf die Endgechwindigkei v = 8 m/ bechleunig. Ein Außenehender berechne den dabei zurückgelegen Weg nach = 8 m/ 4 = 32 m. Kreuze den für diee Ergebni richigen Kommenar an. Die Berechnung i korrek. Au der Gechwindigkeidefiniion v = / ergib ich = v und dami der Weg = 32 m. Zunäch war die Gechwindigkei zwar klein, doch beim raanen Bechleunigen wird dieer Weg zurückgeleg, = 32 m imm. Die Angabe = 32 m i zu groß. Der Körper hae zunäch die Gechwindigkei v = 0 und er im Endpunk berug ie v = 8 m/. Die Angabe = 32 m kann nich richig ein, weil ich beonder beim Bechleunigen die Reibung nacheilig bemerkbar mach. Diee i aber bei der Berechnung nich berückichig worden. Die Angabe = 32 m i falch, weil gerade da Bechleunigen au dem Sand da Zurücklegen einer nennenweren Srecke verhinder. Da lä ich überhaup nich berechnen. 24 Bewegungen

6 Diagramme bechleuniger Bewegungen 1 Die Bilder 1 bi 3 zeigen Diagramme von bechleunigen Bewegungen. 50 m v v v Bild 1 Bild 2 Bild 3 a) Wie groß i die Bechleunigung in Bild 1? a = b) Wie unercheiden ich die Bewegungen in Bild 2 und 3 von der in Bild 1? Seze ein: Die Bechleunigung der Bewegungen in den Bildern 2 und 3 i nich. In Bild 2 i die Bechleunigung zunäch. In Bild 3 i die Bechleunigung zunäch. 2 Zeichne in da Koordinaenyem da Diagramm für folgende Bewegung ein. 60 v in m/ In den eren 10 eig die Gechwindigkei von 0 auf 15 m/ an. Während der nächen 15 bleib v konan. Danach eig v in 15 um 25 m/. Anchließend fäll v in 5 um 10 m/. Die Gechwindigkei wäch in 10 auf 55 m/ und bleib anchließend konan in Inerpreiere da -v-diagramm der Bewegung eine Fahrzeug. In welchen Zeiabchnien and da Fahrzeug? wurde da Fahrzeug langamer? fuhr da Fahrzeug gleichförmig? war die Gechwindigkei de Fahrzeug am größen? wurde da Fahrzeug chneller? v Zeiabchnie Bewegungen 25

7 Uneruchen von Bewegungabläufen 1 Die folgende Abbildung zeig die Poiion von zwei Körpern im zeilichen Aband von jeweil 0,2 Sekunden. Die Bewegungen beginnen jeweil am Punk 1. Der Aband der Sriche beräg 0,2 Meer. Beache beim Ableen, immer den gleichen Rand der Markierungen zur Beimmung der Poiion zu verwenden. K K a) Uneruche, um welche Bewegungaren e ich bei der Bewegung der beiden Körper handel. Nuze zur Löung dieer Aufgabe die folgenden Tabellen und erelle Diagramme. Körper 1 Körper 2 Ergebni: b) Begründe deine Encheidung und belege ie durch eine Rechnung. 26 Bewegungen

8 Schülerexperimen Gleichförmige Bewegung Name Klae Daum Aufgabe: Uneruche, ob die Bewegung einer Lufblae gleichförmig erfolg. Vergleiche die Bewegungen der Lufblae bei unerchiedlichen Neigungen der Glaröhre. Maerial: Glaröhre mi einer Flüigkei gefüll und an beiden Enden verchloen, Soppuhr, Lineal, Faerchreiber, verchiedene Körper zum Unerlegen Hinweie: Für ichere Meungen eignen ich kleine Neigungen beer. Du olle da zunäch mehrfach auprobieren. Ache darauf, da du einen beimmen Neigungwinkel wieder einellen kann, z. B. indem du den Auflagepunk der Röhre auf der Unerlage markier. Veruchkizze: Durchführung: Bechreibe kurz dein Vorgehen. Mewere: Neigung klein miel groß (m) () v (m/) () v (m/) () v (m/) Fehlerberachung: Auwerung und Ergebnie: Bewegungen 27

9 Freier Fall Für die Enwicklung neuer Werkoffe i e u. a. wichig, deren Verhalen in der Schwereloigkei zu kennen. Eine Möglichkei bieen Fallürme, denn während der kurzen Zei de freien Fall herrch dor auch Schwereloigkei. Ein olcher Fallurm eh in einem Forchunginiu in Bremen. Techniche Daen, die z. T. im Folgenden gebrauch werden: Geamhöhe 146 m, Außendurchmeer 8,50 m eigenliche Fallröhre von 110 m Länge und 3,50 m Durchmeer Abbremkammer am Fuß der Röhre 10 m hoch Vakuum in der Fallröhre, Redruck ewa bar Fallkapel 2 m lang, Außendurchmeer 0,80 m 1 Sammle im Inerne weiere Informaionen über dieen Fallurm und überprüfe die obigen Angaben. 2 Wozu wird der Fallurm im Einzelnen genuz, welche Vorzüge ha er? 3 Berechne die Falldauer und die Endgechwindigkei der Fallkapel. 28 Bewegungen

10 Waagerecher Wurf 1 Die Bahnkurve beim waagerechen Wurf kann man in verchiedener Weie aufzeichnen. Al Beipiel berachen wir einen Waerrahl. Analyiere eine Form z. B. mi einem grafikfähigen Tachenrechner. Ergebni der Analye: 2 Da nachfolgende Bild zeig eine Experimenieranordnung zum waagerechen Wurf: x in m Die linke Kugel wird horizonal abgechoen ( v x = 1,5 m/), die reche führ einen freien Fall au. Beide Kugeln beginnen ihre Bewegung im elben Momen. y in m a) Bechreibe da zu erwarende Veruchergebni. Begründe, warum diee Ergebni ein Bewei dafür i, da ich ein Wurf au zwei unabhängigen Bewegungen zuammenez. b) Berechne die Koordinaen in x- und y-richung. Trage die Were in die Tabelle ein und zeichne die Wurfparabel in da Diagramm. in x in m y in m Bewegungen 29

11 Kreibewegung 1 Eine kreirunde Scheibe führ 10 Umdrehungen in 8 Sekunden au. Auf ihr ind ein roer und ein blauer Körper befeig, die eine gleichförmige Kreibewegung auführen. Berechne die Bahngechwindigkei und die Winkelgechwindigkei beider Körper. (Maßab 1:1) Bahngechwindigkei 1 Winkelgechwindigkei Im oben abgebildeen Krei ind drei Sellen gekennzeichne, an denen ich ein auf dem Rand befeiger grüner Punk zu verchiedenen Zeien während eine Umlauf befinde. Zeichne an dieen Sellen jeweil den Pfeil für die Bahngechwindigkei ein. Begründe dein Ergebni. 3 Ein Michüler ag, die gleichförmige Kreibewegung ei eine bechleunige Bewegung. Kann da immen? Begründe deine Anwor. 4 Ein kleiner Ball i an einem Faden befeig, der durch eine Röhre geführ wird. Da andere Ende de Faden wird mi einer Hand ge halen. Die zweie Hand umfa die Röhre und verez den Ball in eine kreiende Bewegung. a) Skizziere im nebenehenden Bild wa gechieh, wenn der Faden in genau dieem Momen logelaen wird. b) Bechreibe und erkläre die Bewegung de Ball nach dem Lolaen. Warum i diee Experimen nich ganz ungefährlich und olle nur mi einem weichen Ball durchgeführ werden? 30 Bewegungen

12 Mechaniche Schwingungen 1 Bechreibe die Bewegungen der beiden Körper. Verwende dazu Fachbegriffe. Fadenpendel Federchwinger Da Pendel beweg ich periodich hin und her, d. h., die. Die Punke, an denen da Pendel eine Richung umkehr, nenn man. Die Poiion, die da Pendel einnimm, wenn e nich mehr chwing, heiß. Eine Periode i Die Periodendauer T i. Die Aulenkung i die Wegrecke de Pendel vom derzeiigen Punk bi zur Ruhelage. Beim Federchwinger i die Aulenkung die Länge einer geraden Srecke, dagegen i die Aulenkung beim Fadenpendel Die maximale Aulenkung, d. h., heiß... 2 Trage in die Skizzen beider Experimene jeweil die Umkehrpunke U 1 und U 2, die Ruhelage R und die Ampliude y max ein. 3 Die Skizze de Federchwinger zeig von link nach rech Momenaufnahmen der Bewegung in zeilicher Reihenfolge bei gleichem zeilichen Aband. Wie viele dieer Aufnahmen gehören jeweil zu einer Periode? 4 Markiere die Periode durch eine gechweife Klammer uner der Skizze. Bewegungen 31

13 Schülerexperimen Schwingungdauer eine Fadenpendel Name Klae Daum Aufgabe: Beäige im Experimen, da zwichen der Periodendauer der Schwingung eine Fadenpendel und der Pendellänge der Zuammenhang T ~ 9 _ l gil. Veruchkizze: Maerial: Schnur, Hakenkörper, Lineal, Soppuhr, Saivab kurz und lang, 2 Ringe mi Haken, Saivfuß oder Tichklemme Hinweie: Die Veruchkizze zeig, da die Verwendung von zwei Haken einen chnellen Wechel der Pendellänge ermöglich. Überlege, wie die Pendellänge gemeen wird. Durchführung: Bechreibe kurz da Vorgehen beim Veruch. Mewere: T in Fehlerberachung: l in m Auwerung und Ergebni: Zuazaufgabe: a) Selle die Gleichung für die Periodendauer de Fadenpendel nach der Fallbechleunigung um. Welche Größen müen gemeen werden, wenn man die Fallbechleunigung berechnen will? b) Führe die Meungen durch und berechne g am Or deiner Schule. 32 Bewegungen

14 Tee dich elb Bewegungen 1 In einem Experimen wurde die Bewegung einer Modelleienbahn auf gerader Srecke uneruch. Nach verchiedenen Zeien wurde jeweil der zurückgelege Weg gemeen. in in m 0 0,16 0,31 0,5 0,65 0,8 a) Selle die Bewegung in einem Diagramm dar. b) Um welche Bewegungar und -form handel e ich? 2 Welche der folgenden Diagramme zeigen eine gleichförmige Bewegung? gleichmäßig bechleunige Bewegung? I v II III a IV V a VI v VII VIII v IX a X 3 Ein Sein fäll in einen iefen Brunnen. Der Aufchlag erfolg nach 3,1. Berechne die Tiefe de Brunnen und die Endgechwindigkei de Sein. (Der Lufwiderand wird vernachläig.) 4 In der Phyik bezeichne man ein Pendel, welche für eine halbe Periode eine Sekunde brauch, al Sekundenpendel. Welche Länge mu ein olche Pendel ewa haben? l = 10 m l = 10 cm l = 1 m l = 100 mm l = 100 m 5 Da Vorderrad eine Fahrrad brauch für eine Umdrehung T = 0,25. Wie groß i die Bahngechwindigkei eine Waerropfen, der auf dem äußeren Rand de Reifen (Außendurchmeer de Reifen d = 630 mm) iz? Bewegungen 33