Physik verstehen 2, Schülerbuch

2 Christian Mašin und Gerald Grois Die Welt, in der wir uns bewegen 1! Wi arbeite ich m t die em Buch? Liebe Schülerin, lieber Schüler! In diesem Schuljahr lernst du vielleicht zum ersten Mal in deiner Schulzeit das neue Fach „Physik“ genauer kennen. Wahrscheinlich kennst du aber bereits ein paar interessante Versuche und Vorgänge aus dem großen Gebiet der Naturwissenschaften – sei es von deiner Familie, aus der Volksschule oder aus den Medien. Dieses Buch soll dir helfen, tiefer in die spannende Welt der Physik einzutauchen. Das Autorenteam wünscht dir und deiner Lehrerin/deinem Lehrer viel Vergnügen beim Physikunterricht! Auf dieser Doppelseite zeigen wir dir, wie dieses Buch aufgebaut ist. Das Schulbuch hat drei große Kapitel (zB „Die Welt, in der wir uns bewegen“). Jedes Kapitel besteht aus mehreren Themen (zB „Geschwindigkeit und Arten der Bewegung“). Zwei gegenüberliegende Seiten behandeln ein Thema. 10 11 Geschwindigkeit und Arten der Bewegung 2 Die Welt, in der wir uns bewegen  Arbeitsheft-Seite 4–5 1. Was versteht man unter Geschwindigkeit? FährstdumitdemAuto „130“aufderAutobahn, so legstdu ineiner Zeiteinheit von 1 Stundeden Weg von 130 Kilometern zurück. Wie schnell istderZug? (Abb.10.1) W3,E1 LasseinenSpielzeugzuggleichmäßig fahrenund stoppedieZeit.Legenach jederSekundeeinStreichholz zurPositiondesZuges. MisstdudieStreckenab,weißtdu,wie vielWegderZug in 1s zurücklegt. Du kannstdazuaucheineWertetabelleanlegen, zB: Weg in cm 12cm 24cm 36cm 48cm 60cm … Zeit in s 1s 2s 3s 4s 5s … 2. Welche Maßeinheiten verwenden wir für die Geschwindigkeit? So rechnestdu „Sekundengeschwindigkeit“und „Stundengeschwindigkeit“ ineinanderum: 1 m __ s = 3,6 km __ h ,weil 1h= 3600sund 1km = 1000m, dahergilt: 1 m __ s = 3600 m __ h = 3,6 km __ h 1 km __ h = 1 __ 3,6 m __ s =0,277777… m __ s ≈ 0,28 m __ s DieGeschwindigkeit schnell fliegender Flugzeugegibtman in „Mach“an.Sie istbenanntnachdemösterreichischenPhysikerundPhilosophen ErnstMach (1838–1916). 1Mach =einfacheSchallgeschwindigkeit≈ 1200 km __ h 3. Wie messen wir Geschwindigkeiten? 10.2 Diebeste Leistung vonShelley-Ann Fraser-Prycebeim 100-m-Lauf isteineZeit von 10,70s. Die Geschwindigkeit gibtan,wie langedieWegstrecke (inm,km) ist, dieproZeiteinheit (in s,h) zurückgelegtwird. M 10.3 GeschwindigkeitsangabeaufStraßen: WasbedeutetdieZahl? V1 10.1 Wie schnell istderZug? DiegebräuchlichstenMaßeinheitenderGeschwindigkeit sind 1Meter proSekunde ( 1 m __ s ) und 1KilometerproStunde ( 1 km __ h ) . M Infobox: 1 m __ s = 3,6 km __ h 1 km __ h ≈ 0,28 m __ s Messgeräte fürGeschwindigkeiten sind zBder Tachometer (beimAuto) unddas Anemometer (fürdenWind). DiePolizeibenützt Radargeräte und Laserpistolen (Radarpistolen). M 10.4 TachometereinesAutos 10.5 Ein Jagdbomber imÜberschallflug (mehrals 1Mach)mitWolkenscheibeneffekt 10.6 DasPlatzendesBallons könnenwirmit freiemAugegarnichterkennen. 11.4 Eine Laserpistole imEinsatzgegen Verkehrssünder Geschwindigkeitsbegrenzung momentaneGeschwindigkeit Durchschnittsgeschwindigkeit 11.5 AucheinGPS-Navigationsgerät bestimmtdieGeschwindigkeit. 11.6 EinAnemometer zurBestimmungder Windgeschwindigkeit 4. Wie berechnen wir die Durchschnittsgeschwindigkeit? BeietwagleichbleibenderBewegung kannstdudieGeschwindigkeiteines Körpers zB soermitteln: a) Missden Weg ,denderKörper zurücklegt, in Metern . b) Missdie Zeit ,diederKörper fürdiesenWegbraucht, in Sekunden . c) Dividiere denWeg (inm)durchdie Zeit (in s). DieSpielzeuggeschwindigkeit (Abb.11.1) E1 LasseinaufziehbaresSpielzeugfahrzeugoderKrabbelpüppcheneinen MeterweitüberdenTisch fahrenoder laufenund stoppedieZeit. Braucht zBdasAuto für 1m 5Sekunden, rechnestdu: 1m :5s = 0,2 m __ s . DasAutohateineGeschwindigkeit von 0,2 m __ s ( = 0,2 ∙3,6 km __ h = 0,72 km __ h ) . 5. Welche Bewegungsarten gibt es? EinAutowird indenerstenSekundennachdemStart immer schneller –man sagt: „DasAuto beschleunigt .“Dabeiwerdendie zurückgelegtenWege inden einzelnenSekunden länger.Dasheißt,dieGeschwindigkeitnimmt zu.Beim AbbremsendesAutoswirddieGeschwindigkeit in jeder folgendenSekunde kleiner. Die Beschleunigung a (fürengl. acceleration ) ist zumBeispieldieÄnderungder Geschwindigkeit v pro Zeit: a = v : t . JedeÄnderungeinerBewegungwird inder PhysikalsBeschleunigungbezeichnet. Fährtdas FahrzeugmitgleichbleibenderGeschwindigkeit,handeltes sichum eine gleichförmigeBewegung . DieGlöckerlbahn (Abb.11.3) E1 BefestigeaufeinerHolzrinne (ca. 1,5–2m lang)hängendeGlöckchen in gleichmäßigemAbstand (zB 20cm)und ineinerHöhe vonetwa 2–3cm. LasseineHolzkugel (Durchmesser ca.3cm)aufder schräggestelltenRinne hinabrollen.DieZeit zwischenden klingendenGlöckchenwird immer kürzer –dieKugelbeschleunigt.VeränderediePositionenderGlöckchen nun so,dassdie zeitlichenAbständegleich lang klingen. Infobox: v fürengl. velocity …Geschwindigkeit; s fürengl. space …Zwischenraum; t fürengl. time …Zeit V2 11.1 DieSpielzeuggeschwindigkeit Formel zurBerechnungderDurchschnittsgeschwindigkeit: Geschwindigkeit =Weg : Zeit v = s : t M v wirdgrößer. v wird kleiner. v bleibtgleich. 1 2 3 0s 1 2 3 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 8s Weg s Zeit t schnellerwerden –G rafwird steiler Grafwird steiler gleichförmig– Grafbleibtgleich langsamerwerden–Grafwird flacher 11.2 Beschleunigte (1,3)undgleich- förmige (2)Bewegungen V3 11.3 DieGlöckerlbahn Beieiner gleichförmigenBewegung bleibtdieGeschwindigkeitgleich. Als Beschleunigung bezeichnetmandieÄnderungderBewegungeines Körpers, zBwenner schnelleroder langsamerwird. M Arbeitsblätter t9z7gm Jedes Thema ist durch Fragen gegliedert. Physikerinnen und Physiker stellen Fragen an die Natur und versuchen, sie durch Versuche und logisches Denken zu beantworten. Die Beantwortung liefert meist ein Versuch. Die Versuche sind oft einfach nachzumachen, ob im Physikunterricht oder zu Hause. Physik ohne Versuche funktioniert nicht! Manchmal benötigst du zusätzliche Hinweise zu den Versuchen. Du findest sie auf den Seiten 88 bis 91. Versuche für Lehrerinnen und Lehrer sind mit LV gekennzeichnet. Erklärungen zu den Ergebnissen der Versuche und weitere Inhalte findest du im Text . Merktexte fassen die wichtigsten Informationen kurz zusammen. Infoboxen stellen Sachverhalte einfach dar und liefern zusätzliche Informationen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv