Physik verstehen 4, Schulbuch

27  Lernzielkontrolle 7, Seite 87 3. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung? Die rasenden Bälle (Abb. 27.1) Ziehe mit Buntkreide eine Startlinie und mehrere Meter entfernt die Ziellinie. Lege drei verschieden schwere Bälle nebeneinander zum Start. Versuche sie nacheinander mit einer Hand möglichst schnell zu beschleu- nigen und lass sie ins Ziel rollen. Was kannst du erkennen? Je größer die Masse eines Balles ist und je mehr du ihn beschleunigen willst, desto mehr Kraft musst du aufwenden. Es ist auch umso mehr Bremskraft notwendig, je größer die Masse eines Autos ist und je rascher seine Geschwindigkeit verringert werden soll. Die Kraft zur Beschleunigung oder Verzögerung eines Körpers hängt von der Masse und von der Geschwindigkeitsänderung pro Sekunde ab. M Kraft = Masse mal Beschleunigung F = m · a 1 Newton = 1kg · 1m/s 2 4. Wie bewegen sich Körper auf der schiefen Ebene? Die beschleunigte Kugel (Abb. 27.3) Lass eine Kugel mehrmals auf einer schiefen Ebene abwärts rollen. Mach mit Kreide Striche, wo sie sich nach 1, 2, 3 Sekunden befindet. Was zeigt sich? Auf einer schiefen Ebene werden die Teilstrecken, die ein Körper zurück- legt, in den gleichen Zeitabständen (1 Sekunde) immer größer. So zeigt sich eine beschleunigte Bewegung . Daraus ergibt sich zum Beispiel für einen Schifahrer: Auf einer schiefen Ebene zieht ein Teil der Gewichtskraft den Körper abwärts. Diese Hangab- triebskraft (Abb. 27.5) wirkt dauernd. Sie beschleunigt den Schifahrer in den ersten Sekunden. Während der Fahrt wird der Luftwiderstand immer größer. Die Zunahme der Geschwindigkeit pro Sekunde (= Beschleunigung) wird so immer geringer. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit sind Reibung und Luftwiderstand zusammen so groß wie die Hangabtriebskraft. Dann ist die höchstmögliche Geschwindigkeit erreicht. Aus der beschleunigten Bewegung wird eine gleichförmige. M Auf einer schiefen Ebene bewegt sich ein Körper gleichmäßig beschleunigt. Wenn die Bewegung aus dem Ruhezustand beginnt, gilt: doppelte Zeit – 4-facher Weg, 3-fache Zeit – 9-facher Weg usw. V2 V3 1. Sek. 2. Sekunde 3 · s 1 3. Sekunde 5 · s 1 4. Sekunde 7 · s 1 s 1 s 2 = s 1 · 2 2 s 3 = s 1 · 3 2 s 4 = s 1 · 4 2 Gesamtwege Die Wege in den einzelnen Sekunden wachsen wie die ungeraden Zahlen 1 : 3 : 5 : … 27.4 Beispiel für die Bewegung auf einer schiefen Ebene Metronom 27.3 Die beschleunigte Kugel 27.1 Die rasenden Bälle Hangabtriebskraft S F H F N F G Druckkraft (Normalkraft) Gewichtskraft 27.5 Aufteilung der Gewichtskraft auf einer schiefen Ebene (Kräfteparallelo- gramm) 27.2 Beschleunigung beim Ballspielen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv