DOWNLOAD. Physik kompetenzorientiert: Mechanik / 8. Klasse

Transkript

1 DOWNLOAD Anke Ganzer Physik kompetenzorientiert: Mechanik 5 7. / 8. Klasse Anke Ganzer Bergedorfer Unterrichtsideen Downloadauszug aus dem Originaltitel: Physik II kompetenzorientierte Aufgaben Optik, Mechanik, Wärmelehre, Energie, Elektrizitätslehre 7./8. Klasse

2 Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in (Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt.

3 Rollen 1. Wie heißen die folgenden Einrichtungen? Berechne die fehlenden Werte und formuliere eine physikalische Gesetzmäßigkeit. F G in N F zug in N F G in N F zug in N Marco und Marvin wohnen in einem Haus übereinander. Um nicht ständig hoch- und herunterzulaufen bauten sie sich folgende Vorrichtung. Marvin Marco a) Marvin zog sein Seilstück 10 Meter in sein Zimmer. Um wie viel Meter muss Marco nun sein Seil herunterziehen, um den Korb zu bekommen. b) Wie groß muss Marvins Gegenkraft sein, wenn der Korb eine Gewichtskraft von 40 N hat? (Die Masse des Seils, der Rolle und die Reibungskräfte werden vernachlässigt.) c) Welche Gewichtskraft hat der Korb, wenn Marvin mit 25 N zieht? 1

4 3. Michel hat für sein Zimmer eine neue Lampe bekommen. a) Wo muss er die Lampe und wo das Gegenstück befestigen? Hinweis: Bei allen Berechnungen sollen die Masse des Flaschenzuges, des Seiles und die Reibungskräfte vernachlässigt werden. Lampe: 30 N Gegenstück: 15 N b) Nun möchte er die Lampe um 20 cm höher ziehen. Wie viel cm muss er das Gegenstück herunterziehen? c) Welche Gewichtskraft müssen die Gegenstücke in folgender Konstruktion haben? (I) (II) d) Um wie viel cm steigen die Gegenstücke auf, wenn Michel die Lampe jeweils um 10 cm nach unten zieht? 4. Lukas und Daniel wollen mit der abgebildeten Vorrichtung Heuballen auf den Heuboden heben. Um wie viel Meter muss Lukas den Haken der unteren Flasche herunterziehen und welche Kraft benötigt er dazu, um den Heuballen (F H = 120 N) um 8 Meter zu heben? 2

5 Hebel 1. Sophie hat die Hebel in zwei Gruppen eingeteilt. Dabei sind ihr einige Fehler unterlaufen. Berichtige sie. Einseitige Hebel Zange Schere Brechstange ohne Drehpunkt Balkenwaage Hammer Zweiseitige Hebel Flaschenöffner Bahnschranke Schubkarre Schaufel Wippe 2. In nebenstehender Skizze ist ein Hebel abgebildet. a) Beschrifte die Kraftarme und die wirkenden Kräfte und formuliere das Hebelgesetz. Kurz: b) Berechne die fehlenden Werte. F 1 in nn F 2 in N l 1 in cm l 2 in cm Mit einer 2 m langen Stange hebt Jonas eine schwere Kiste an. Dazu legt er die Stange auf einen 0,5 m von der Kiste entfernten Stein und drückt mit 100 N auf das andere Ende der Stange. a) Fertige eine Skizze an und trage die gegebenen Größen ein. b) Berechne die Gewichtskraft der angehobenen Kiste. 3

6 4. Besteht in folgenden Fällen Gleichgewicht? Begründe deine Feststellung. a) b) c) Wie könnte man ein Gleichgewicht herstellen? 5. Zeichne den Drehpunkt so ein, dass Gleichgewicht besteht. eh a) b) 20 N 25 N 60 N 30 N 6. Archimedes behauptete: ete Gebt mir einen festen Punkt im All und ich werde die Welt aus den Angeln heben! a) Was hatte er vor? b) Warum ist sein Vorhaben zwar theoretisch, aber nicht praktisch möglich? Gehe dabei auf die Funktion des festen Punktes ein. 4

7 Geneigte Ebene Bob möchte die Steine mit der Schubkarre auf einen höheren Absatz transportieren. a) Bei welcher Rampe benötigt er die kleinste Kraftanstrengung? Begründe deine Entscheidung. A B C b) Die Tabelle stellt den idealen Zusammenhang zwischen der notwendigen Kraft und der Rampenlänge dar. ohne Rampe Rampe A Rampe B Rampe C Rampenlänge bzw. Höhe 1 m 2 m 3 m 5 m notwendige ndige Kraft 600 N N Vervollständige die Tabelle und formuliere e aus dem Zusammenhang eine Aussage mit einem em Je-desto-Satz. c) Benötigt er tatsächlich mehr oder weniger Kraft als berechnet? Begründe. d) Bob überlegt sich, eine neue Rampe zu bauen, die fünfmal so lang ist wie Rampe C. Ist das zweckmäßig? Begründe deine Aussage. 5

8 Lernzielkontrolle 1. Wahr oder falsch? Kreuze richtige Aussagen an. Mit losen Rollen kann man Kraft sparen. Mit festen Rollen kann man Kraft sparen. Umso länger der Kraftarm, desto größere Kräfte kann man sparen. Je mehr Rollen ein Flaschenzug hat, umso kürzer ist der Zugweg. 2. Auf einer Wippe sitzt ein Kind (400 N) ca. 3 Meter vom Drehpunkt entfernt. Wo muss sich das zweite Kind (600 N) hinsetzen, damit ein Gleichgewicht besteht? a) Fertige eine Skizze an und trage die gegebenen Größen ein. b) Berechne den Abstand des zweiten Kindes zum Drehpunkt. 3. Wie heißen folgende e kraftumformenden rmen Einrichtungen. Berechne die fehlenden Werte und formuliere eine physikalische Gesetzmäßigkeit. F G in N F zug in N F G in N F zug in N F m 30 12,5 12,5 6

9 4. Mit einem Flaschenzug möchte ein Auto einen kleinen LKW aus dem Schlamm ziehen. Wo müssen Auto und LKW sich befestigen, damit das leichtere Auto den LKW ziehen kann? 5. Formuliere das Hebelgesetz. Berechne die fehlenden Werte. F 1 in N F 2 in N l 1 in cm l 2 in cm , , , Beim Pyramidenbau au wurden Rampen verwendet, um die schweren Steine von ca. 2 Tonnen 20 Meter hoch zu transportieren. Zehn Arbeiter zogen gemeinsam, jeder mit einer Kraft von ungefähr 250 N. a) Schätze, wie lang die Rampe war. (Reibung wird vernachlässigt.) (I) 1,6 m (II) 16 m (III) 160 m (IV) 1600 m b) Überprüfe deine Antwort durch eine Rechnung. l 2 7

10 Lösungen/Physik Mechanik II Rollen S lose Rolle; F Zug = 1 2 F G Flaschenzug; F Zug = 1 4 F G F G in N F zug in N F G in N F zug in N a) 5 Meter b) 20 N c) 50 N 3. a) Gegenstück Lampe b) um 40 cm c) Gegenstücke müssen in der ersten Abbildung jeweils eine Gewichtskraft von 60 N haben, in der zweiten Abbildung 15 N und 30 N. d) in der ersten Abbildung um 2,5 cm, in der zweiten Abbildung um 10 cm auf der linken Seite und um 5 cm auf der rechten Seite 4. Lukas muss den Haken der Flasche um 2 m mit einer er Kraft von 480 N herunterziehen. Hebel S Einseitiger Hebel Zweiseitiger Hebel Flaschenöffner Zange Brechstange ohne Drehpunkt Bahnschranke Schubkarre Schere Schaufel Balkenwaage Hammer Wippe 2. a) F 1 l 1 = Kraftarm l 2 = Lastarm Hebelgesetz: Je länger der Kraftarm ist, umso kleiner ist die benötigte Kraft. F 1 l 1 = F 2 l 2 F 2 Kraft Last b) F 1 in N F 2 in N l 1 in cm l 2 in cm a) F 2 Stein F1 = 100 N l 2 = 0,5 m l 1 = 1,5 m b) F 1 l 1 = F 2 l 2 ; F 2 0,5 m = 100 N 1,5 m; F 2 = 300 N 4. a) Nein. 2 Massestücke 6 LE ungleich 2 Massestücke 3 LE b) Nein. 3 Massestücke 3 LE ungleich 4 Massestücke 4 LE c) bei a) Auf der linken Seite ein Massestücke weniger oder auf der rechten Seite 2 Massestücke mehr anhängen. bei b) Ein Massestück von rechts nach links anhängen 8

11 Lösungen/Physik Mechanik II N 25 N 60 N 30 N 6. a) Archimedes wollte mit einem sehr langen Hebel die Welt anheben. b) Theoretisch wäre mit einem Hebel eine Vergrößerung der Kraft und das Anheben der Erde möglich. Jedoch benötigt man einen Drehpunkt = festen Punkt, und den findet man im Weltall nicht. Geneigte Ebene S. 5 a) Er benötigt bei der Rampe C die kleinste Kraft, da sie am längsten ist und der Anstieg am geringsten. b) Ohne Rampe Rampe A Rampe B Rampe C Rampenlänge bzw. Höhe 1 m 2 m 3 m 5 m Notwendige Kraft 600 N 300 N 200 N 120 N Je länger die Rampe, desto kleiner die notwendige Kraft. c) Er benötigt mehr Kraft als berechnet, weil er die Reibung überwinden muss. d) Bei dieser Rampe würde Bob sehr viel Kraft einsparen, jedoch wäre der Weg sehr lang. Es wäre nicht zweckmäßig. Lernzielkontrolle S Mit losen Rollen kann man Kraft sparen. Umso länger der Kraftarm, desto größere Kräfte kann man sparen. 2. a) l 1 = 3 m l 2 = x 600 N 400 N b) F 1 l 1 = F 2 l 2 ; 400 N 3m = 600 N l 2 ;l 2 = 2 m 3. Flaschenzug; F zug = 1 F G 4 feste Rolle; F zug = F G F G in N F zug in N F G in N F zug in N ,5 12,5 12, LKW PKW 5. Hebelgesetz: Je länger der Kraftarm ist, umso kleiner ist die benötigte Kraft. F 1 l 1 = F 2 l 2 F 1 in N F 2 in N l 1 in cm l 2 in cm , , ,5 2, a) individuelle Antwort, entweder (II) oder (III) b) Arbeit ohne Rampe W = F s; W = 2000 kg 9,81 kg N 20 m; W = Nm Arbeit mit Rampe ist gleich, Weg berechnen: s = W Nm FZ ; s = ; s = 156,96 m 160 m = = h ; l = FG h 2000 kg 9,81 N kg 20 m ; l = ; l = 156,96 m 160 m F N F G l F Z N 9

12 Bergedorfer Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des umfangreichen Persen-Verlagsprogramms finden Sie unter Hat Ihnen dieser Download gefallen? Dann geben Sie jetzt auf direkt bei dem Produkt Ihre Bewertung ab und teilen Sie anderen Kunden Ihre Erfahrungen mit Persen Verlag, Hamburg AAP Lehrerfachverlage GmbH Alle Rechte vorbehalten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Die AAP Lehrerfachverlage GmbH kann für die Inhalte externer Sites, die Sie mittels eines Links oder sonstiger Hinweise erreichen, keine Verantwortung übernehmen. Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen. Illustrationen: Archimedes (S. 4): Franziska Gust; Schubkarre (S. 5): Julia Flasche; PKW & LKW (S. 7): Marion El-Khalafawi; Pyramide (S. 7): Oliver Wetterauer Satz: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth Bestellnr.: 23111DA4