Physik verstehen 4, Schulbuch

31 3. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung? Die rasenden Bälle (Abb. 31.1)  E1, E4 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? Du musst umso mehr Kraft aufwenden, je größer die Masse eines Balles ist und je stärker du ihn beschleunigen willst. So ist auch umso mehr Bremskraft notwendig, je größer die Masse eines Autos ist und je rascher die Geschwindigkeit verringert werden soll. Die Kraft zur Beschleunigung eines Körpers hängt von der Masse und von der Beschleunigung (Geschwindigkeitsänderung pro Sekunde) ab. 4. Wie bewegen sich Körper auf der schiefen Ebene? Die beschleunigte Kugel (Abb. 31.2)  W3, E1, E4 Lass eine Kugel mehrmals auf einer 2m langen schiefen Ebene abwärts rollen. Erhöhe das Ende der Ebene um 7cm. Mach mit Kreide Striche, wo sich die Kugel nach 1, 2, 3, 4 Sekunden befindet. Trage deine Mess­ ergebnisse in eine Tabelle ein. Was zeigt sich? Die Kugel legt in der 2-, 3- und 4-fachen Zeit den 4-, 9- und 16-fachen Weg zurück. Die Gesamtwege wachsen demnach wie die Quadrate der Zeiten (Abb. 31.3). Die Teilwege werden in den gleichen Zeitabständen (1 Sekunde) immer größer. Die Geschwindigkeit nimmt zu, die Kugel beschleunigt. Betrachten wir nun das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm der rollenden Kugel (Abb. 31.4). Wir sehen, dass die Geschwindigkeit der Kugel mit der Zeit gleich­ mäßig zunimmt. Die Kugel wird gleichmäßig beschleunigt . Aus dem Diagramm können wir ablesen, dass die Beschleunigung a der Kugel etwa 0,25 ​  m  __ s 2 ​beträgt. Sie ist damit zahlenmäßig doppelt so groß wie der Teilweg in der 1. Sekunde. V2 31.1 Die rasenden Bälle Kraft = Masse mal Beschleunigung  F   =  m  ·  a 1 Newton = 1 kg · 1 ​  m  __ s 2 ​ M 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 Teilwege wachsen wie die ungeraden Zahlen 1 : 3 : 5 : 7 … Die Gesamtwege wachsen wie die Quadrate der Zeiten. 31.3 Beispiel für die Bewegung auf einer schiefen Ebene t (s) v (m/s) 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 a = v v t t 31.4 Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm: Die Kugel beschleunigt gleichmäßig mit etwa 0,25 ​  m  __ s² ​. 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. M Infobox: Die Einheit der Kraft ist nach dem englischen Physiker Isaac Newton benannt. 1 Tafel Schokolade (100g) wird mit einer Gewichtskraft von etwa 1N zur Erde gezogen. t (s) s (m) 0 0 = 0,12 · 0 = 0,12 · 0 2 1 0,12 = 0,12 · 1 = 0,12 · 1 2 2 0,49 ≈ 0,12 · 4 = 0,12 · 2 2 3 1,10 ≈ 0,12 · 9 = 0,12 · 3 2 4 1,96 ≈ 0,12 · 16 = 0,12 · 4 2 31.2 Die beschleunigte Kugel – mit Beispiel einer Tabelle Ein Metronom ist ein mechanischer oder elektronischer Taktgeber. Bei diesem Versuch führt es 1 Schlag pro Sekunde aus. Metronom Arbeitsblätter d9uu8x Nur zu Prüfzwecken – Ei entum des Verlags öbv