Big Bang 2, Schulbuch

121 wenig Energie-Abgabe). In der modernen Gesellschaft ist beides der Fall, und deshalb werden wir immer dicker. In A30 hast du gesehen, wie fein die Energie-Bilanz beim Menschen austariert ist. Schon ein kleiner Überschuss reicht aus, um zuzunehmen. Bei der Bewegung ist es ähnlich: Wenn man auf diese im Alltag verzichtet – wie in B 6.36 – wird das Zunehmen begünstigt. Deshalb sollte man niemals faul werden und immer die Stiegen nehmen! A32  Allgemein ist Arbeit in der Mechanik Kraft mal Weg. In diesem Fall gilt Arbeit = Gewichtskraft mal Hebehöhe. Du musst also zunächst von allen Massen die Gewichtskraft berechnen und diese dann mit der Hebehöhe multiplizieren. a) 20 N · 2m = 40 J; b)  10N · 4m = 40 J; c) 16N · 2,5m = 40 J A33 a) 900.000 t sind 900.000.000 kg. Diese erzeugen eine Gewichts- kraft von 9.000.000.000N. b) Wie in A32 gilt: Hebearbeit = Gewichtskraft mal Hebehöhe, also 9.000.000.000N · 1m = 9.000.000.000 J. c) Zuerst müssen wir die Hebearbeit in kJ umrechnen: 9.000.000.000 J = 9.000.000 kJ. Magneto muss daher 9.000.000 kJ/2000 kJ = 4500 Big Macs zu sich nehmen, um den Energieabfluss auszugleichen! In der Praxis sind es sogar etwa viermal so viel, weil generell nur etwa ein Viertel der chemischen Energie in mechanische Energie umgewandelt werden kann. Der Rest verpufft sofort als Wärme. Brückenheben macht Bärenhunger! Kapitel 7 A11  Obwohl der Turm eine ziemliche Schieflage zu haben scheint: Das Lot des KSP zeigt ganz klar in die Standfläche ( B 15.5 ). Der Turm befindet sich also im stabilen Gleichgewicht. A12  Wenn du schnell gehst, muss sich dein KSP nicht immer über der Standfläche befinden. Bevor du nämlich überhaupt zu kippen beginnst, hast du schon wieder den nächsten Schritt gemacht. Wenn du aber langsam gehst, dann musst du den KSP immer über die Fläche des momentanen Standbeines bringen. Und dazu musst du den Körper immer hin und her kippen, ähnlich wie in B 7.8 a und b , S. 56 . Und deshalb schwankst du etwas hin und her! A14  Um den Effekt zu verstehen, musst du zwei Dinge wissen: 1) Die Gleitreibungskraft ist geringer als die Haftreibungskraft. 2) Je näher ein Finger dem KSP kommt, desto größer wird der Anteil der Gewichtskraft, den er tragen muss. Nun ist es so: Zuerst wird der Finger zu rutschen beginnen, der sich weiter vom KSP entfernt befindet. Wenn er dem KSP näher kommt, steigt die Kraft, mit der der Stiel auf den Finger drückt, und somit auch die Reibung. Irgendwann wird die Reibung so groß, dass der Finger haften bleibt und der andere zu rutschen beginnt. Dieses Wechselspiel geht so lange, bis sich die Finger unter dem KSP treffen. A15  Damit der Stab nicht kippt, muss das Lot seines KSP immer innerhalb der winzigen Standfläche liegen. Weil das praktisch nicht zu schaffen ist, muss man durch Bewegungen der Hand immer wieder korrigieren und den KSP in die Standfläche bringen. A16  Von vorne gesehen befindet sich der Radfahrer auf Grund der winzigen Standfläche im labilen Gleichgewicht. Von der Seite aus gesehen ist er aber im unbestimmten Gleichgewicht, weil das seitliche Verschieben die Höhe des KSP nicht verändert. A17  Es ist im Prinzip genauso wie in A15 : Der KSP muss über der Auflagefläche bleiben. Deshalb muss der Spieler immer durch leichte Kopfbewegungen ausgleichen. B 15.5 A18  Der Gesamt-KSP des Stapels muss zumindest genau an der Tischkante liegen, damit die Sache nicht zu rutschen beginnt. Wenn du die Objekte so stapelst wie in B 15.6 , dann ragt das oberste komplett über die Tischkante. Die Zahlen in der Abbildung zeigen die Überhänge der einzelnen Objekte an. Das oberste ragt zur Hälfte über das zweite, dieses wiederum zu einem Viertel über das dritte und so weiter. Das oberste Objekt ragt um 25/24 = 1,04 Längen über die Kante. Der Gesamt-KSP befindet sich genau an der Kante. A20  Der Knick zwischen Löffel und Gabel macht es möglich, dass der gemeinsame KSP gerade noch innerhalb der Tischplatte liegt ( B 15.7 a ). Von der Seite betrachtet befindet sich der KSP unterhalb des Auflagepunkts ( b ). Wenn du das Besteck antippst, dann hebt sich der Schwerpunkt. Das ganze Ding befindet sich also über­ raschender Weise noch dazu im stabilen Gleichgewicht. B 15.7 A21  Je mehr der KSP über die Latte gehoben werden muss, desto mehr Sprunghöhe verliert man. Beim Flop ist der Höhenverlust am geringsten. Deshalb verwenden Leichtathleten heutzutage ausschließlich diese Technik. Beim Flop kann der KSP sogar unter der Latte durchgehen (das wird durch den Wert –9 cm angedeutet). Wie ist das möglich? Indem der Sportler während der Lattenüber­ querung ein sehr starkes Hohlkreuz macht, wodurch der KSP außerhalb des Körpers liegen kann – ähnlich wie beim Besteck in B 15.7 . A22  a3, b2 und c2 A23  Ein Stehaufmännchen muss immer einen sehr tiefen Schwer- punkt haben. Dann wird dieser nämlich gehoben, wenn das Männchen gekippt wird ( B 15.8 ). Dadurch befindet es sich im stabilen Gleichgewicht. Kapitel 8 A11  Es handelt sich dabei um zwei einarmige Hebel, ähnlich wie beim Nussknacker in B 8.15 b . A12  Eine Schere besteht aus zwei zweiarmigen Hebeln. Je näher an der Drehachse sich das Objekt befindet, das du durchschneiden möchtest, desto besser. Dann ist nämlich der Lastarm kürzer und deine Kraft wird besser verstärkt (so wie in B 8.15 ). Um das Objekt möglichst nahe an die Drehachse zu bekommen, musst du die Schneiden so weit wie möglich öffnen. A13  Je weiter hinten der Löwe kaut, desto näher befindet sich der Knochen an der Drehachse (= kurzer Lastarm) und desto größer wird die Kraft, die auf den Knochen übertragen wird. Es ist ähnlich wie beim Nussknacker in B 8.15 b . A14  Wo die Zwirnspule hinrollt, hängt zunächst von der Lage des Fadens ab. Wenn dieser oben liegt, bewegt sich die Rolle immer zu dir ( B 15.9 a ). Wenn er unten liegt, rollt sie nur dann zu dir, wenn die gedachte Verlängerung links am Auflagepunkt vorbeigeht ( b ). Du B 15.6 B 15.8 Lösungen Kapitel 6–8 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv