Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

1.3 Die Gewichtskraft Auf der Erde wird jeder Körper infolge der Erdanziehung zum Erdmittelpunkt hin beschleunigt. Die Beschleunigung ist für alle Körper gleich und wird mit g be- zeichnet (s. S. 20). Nach der Newton’schen Definition der Kraft gilt für die Kraft F , mit der die Masse m von der Erde angezogen wird, F = m · g . Man bezeichnet diese Kraft als Gewichtskraft oder kürzer als Gewicht des Körpers. Da die Fallbeschleunigung g an verschiedenen Orten der Erde verschieden ist, hängt auch das Gewicht eines Körpers vom geographischen Ort ab, an dem es ge- messen wird. Ein Körper mit der Masse 1 kg hat am Äquator das Gewicht 9,79 N , am Nordpol 9,83 N , in mittleren geografischen Breiten 9,81 N . Am Mond beträgt das Gewicht auf Grund der geringen Anziehungskraft des Mondes nur etwa ein Sechs- tel von jenem, das auf der Erde gemessen wird. 1.4 Die Federkraft Kräfte bewirken nicht nur Beschleunigungen, sie können auch Körper verformen. Man kann Kräfte z. B. über die Dehnung einer Schraubenfeder messen. Experiment: Kalibrierung eines Kraftmessers (Federwaage) 33.1 Du brauchst: eine Schraubenfeder, ein Gummiringerl, Massestücke (z. B. 10g, 20g, 30g), Schreibstift, Stativ, Papier E 1 a) Hänge die Schraubenfeder an einem Stativ auf und befestige ein Blatt Pa- pier so, dass du die Dehnung der Feder bei unterschiedlicher Belastung markieren kannst. Markiere den Nullpunkt und die jeweilige Dehnung. Stelle eine Tabelle Be- lastung – Dehnung auf. E 1 b) Wiederhole das Experiment mit einem Gummiringerl. Erstelle ein Belas- tungs-Dehnungsdiagramm. Interpretiere das Ergebnis. Du stellst fest, dass bei doppelter bzw. dreifacher Belastung die Dehnung doppelt bzw. dreifach so groß ist. Wir können Schraubenfedern daher als Kraftmesser ver- wenden. Schraubenfedern zeigen typische Eigenschaften von elastischen Körpern. Die Fe- der ist elastisch , das heißt, Kräfte im Material bewirken, dass sie nach der Belas- tung wieder ihre ursprüngliche Form annimmt. Wenn man die Feder überlastet und überdehnt, dann verliert sie die Elastizität, sie wird bleibend verformt. 33.2 Neil Armstrong (1921–2012) betrat am 21. Juli 1969 als erster Mensch den Mond. Seine Ausrüstung betrug etwa 80 kg. Dennoch konn- te sich der Astronaut gut fortbewegen, da das Gewicht am Mond nur etwa 1/6 von jenem auf der Erde beträgt. 33.3 Muskeltraining mittels Expander Masse und Dichte von Körpern Die Masse ist eine wichtige Grundeigenschaft aller Körper: Die Einheit der Masse Die Masse ist eine Basisgröße im Internationalen Maßsystem SI. Die Basisein- heit der Masse ist das Kilogramm , abgekürzt: kg . Ein Kilogramm ist gleich der Masse des Urkilogramms (s. 32.2 ). Ein Kilogramm entspricht der Masse von 1 dm 3 (1 Liter) Wasser bei 4 Grad Celsius. Messung von Massen Die Masse wird über das Gewicht bestimmt – entweder, indem dieses direkt ge- messen wird (Federwaage) oder indem zwei Gewichte verglichen werden (Bal- kenwaage). Die Entwicklung der Wägetechnik ging über mechanische Balken- waagen immer höher werdender Präzision bis zu den heute meist gebräuchlichen elektronischen Waagen. Die Dichte Zwei Körper mit gleichem Volumen können unterschiedliche Masse haben. Die beiden Körper unterscheiden sich durch ihre Dichte ρ , das ist das Verhältnis der Masse m zum Volumen V . Die Dichte ρ einiger Stoffe in kg/m 3 Styropor 0,02 · 10 3 Alkohol (18 °C) 0,8 · 10 3 Wasser (4 °C) 1,0 · 10 3 Aluminium 2,7 · 10 3 Eisen 7,9 · 10 3 Quecksilber 13,6 · 10 3 Gold 19,3 · 10 3 Urankern 3 · 10 17 33.1 Dichte verschiedener Stoffe Dichte = Masse/Volumen ρ = m __ V Einheit: kg/m 3 33 | MECHANIK 1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv