2 Die Welt, in der wir uns bewegen 1! Wie arbeite ich mit diesem Buch? Liebe Schülerin, lieber Schüler! Im letzten Schuljahr hast du erste Einblicke in die Welt der Physik bekommen. Du hast gelernt, wie du Versuche und Messungen durchführen und dokumentieren kannst. Du hast dich mit der Welt der Akustik und der Optik beschäftigt. Die großen Themen dieses Schuljahres sind Mechanik, Elektrizität und Energie. Du bekommst Einblicke in die Beschreibung von Kräften und Bewegungen, erfährst über den elektrischen Strom und lernst, was die Naturwissenschaft unter Energie versteht. Auf dieser Doppelseite zeigen wir dir, wie das Schulbuch aufgebaut ist. Dein Schulbuch hat vier große Kapitel (zB „Bewegungen und Kräfte“). Jede Doppelseite behandelt ein Thema (zB „Das Tempo gibt die Schnelligkeit an“). 12 13 Bewegungen und Kräfte 2 Arbeitsheftseiten 6–7 Das Tempo gibt die Schnelligkeit an Was verstehen wir unter dem Begriff Tempo? Sunny und Leonora kommen tief atmend zu ihrem Treffen mit Mateo. „Heute war wieder so viel los! Dieser Verkehr!“, meint Sunny verärgert. „Ich hätte lange auf den Bus warten müssen. Daher bin ich lieber den Weg gerannt“, sagt Leonora. „Ich habe gleich den Roller genommen. Damit bin ich gut vorwärtsgekommen.“, grinst Mateo (Abb. 12.1). Wahrscheinlich nimmst du oft den gleichen Weg in die Schule. Gab es schon Tage, wo du auf dem Schulweg schneller oder langsamer warst? Beschreibe, warum du schneller oder langsamer warst. In unserem Alltag sind wir unterschiedlich schnell unterwegs, zB zu Fuß, mit dem Fahrrad, mit dem Auto oder mit öffentlichen Verkehrsmitteln (Abb. 12.2). Den Begriff Tempo verwenden wir, um die Schnelligkeit genauer zu beschreiben. Autos sind zB mit einem höheren Tempo unterwegs als Fußgängerinnen oder Fußgänger. Das Tempo der Luftbälle (Abb. 12.3, Abb. 12.4) a) Probiert unterschiedliche Bälle (höchstens Tennisballgröße) genau 4 Sekunden lang mit dem Luftstrom eines Haartrockners über den Boden zu bewegen. Verändert das Tempo der Bälle durch Änderung der Luftstromstärken oder des Abstands zum Haartrockner. b) Blast die Bälle an einem liegenden Meterstab vorbei. Macht von jedem Ball ein Stroboskopbild mit einer Stroboskop-App. Legt im Physikheft eine Tabelle (Ballart/Luftstromstärke/Weglänge) zu V1 an. Woran erkennt ihr an den Messwerten oder auf euren Fotos den schnellsten oder den langsamsten Ball? Die Einzelbilder in Abb. 12.4 wurden in Zeitabständen von 0,05 Sekunden gemacht. Der Meterstab zeigt Abstände von 0,1 m (= 10 cm) an. Schätze ab, wie viele Meter der Tennisball und der Tischtennisball in einer ganzen Sekunde rollen. Besprecht eure Ergebnisse. In den Stroboskopbildern von V1 erkennst du: Bei höherem Tempo legt der Ball einen längeren Weg in derselben Zeit zurück als bei niedrigerem Tempo. Zum besseren Vergleich wird dabei angegeben, wie viele Meter (m) oder Kilometer (km) in einer bestimmten Zeit, wie zB Sekunde (s) oder Stunde (h), zurückgelegt werden. 12.1 Mit dem Roller hat sich Mateo nicht so abgehetzt wie Sunny und Leonora. A1 12.2 Zu Fuß oder mit der Straßenbahn: Wir legen Wege unterschiedlich schnell zurück. V1 12.3 Das Tempo der Luftbälle A2 A3 Der Begriff Tempo beschreibt die Schnelligkeit von Bewegungen. Das Tempo wird zB in „Meter pro Sekunde“ ( m __ s ) oder in „Kilometer pro Stunde“ ( km __ h ) angegeben. M Infobox: 1 m __ s = 3,6 km __ h Wenn du mit dem Tempo von 1 m __ s unterwegs bist, kommst du in einer Stunde 3,6 km weit. 12.5 Bei der Jagd erreicht der Gepard kurzzeitig ein Tempo von bis zu 110 Kilometer pro Stunde. 12.6 Das Schneckentempo beträgt etwa 3 Meter pro Stunde. 12.4 Das Tempo der Luftbälle – Stroboskopbilder Tennisball Tischtennisball Wie können wir das Tempo messen? Im Sport genügt die gestoppte Zeit, um das beste Laufergebnis zu bestimmen. Die Läuferinnen und Läufer legen dabei dieselbe Weglänge zurück (Abb. 13.1). Wie lange braucht es? (Abb. 13.2) Messt mit einem Maßband eine Weglänge von 1 m ab. Lasst verschiedene Aufziehspielzeuge diese Weglänge entlangfahren. Stellt mit der Stoppuhr am Smartphone fest, wie lange die Spielzeuge benötigen. Bestimmt, welches Spielzeug das schnellste und welches das langsamste war. Bei gleicher Weglänge ist das Aufziehspielzeug am schnellsten, welches am wenigsten Zeit (Sekunden) braucht. Wie weit kommen sie? (Abb. 13.3) Bestimmt mit Maßband und Stoppuhr, wie weit verschiedene Aufziehspielzeuge in 3 Sekunden kommen. Bestimmt, welches Spielzeug das schnellste und welches das langsamste war. Bei gleicher Zeitdauer schafft das schnellste Aufziehspielzeug eine größere Weglänge. Das durchschnittliche Tempo eines Aufziehspielzeugs gibt an, wie viele Meter es in einer Sekunde zurücklegen kann. Berechne das durchschnittliche Tempo der Aufziehspielzeuge aus V2 und V3 nach der Anleitung im Merkkasten. Lisa fährt auf der Autobahn immer 100 km __ h , obwohl das Tempolimit 130 km __ h beträgt. Arbeitet in Gruppen. Recherchiert die Vor- und Nachteile eines niedrigeren Tempos. Denkt dabei auch an den Kraftstoffverbrauch, die Auswirkungen auf die Umwelt und die Sicherheit. Welche Geräte werden für die Tempomessung verwendet? Das Tempo eines Autos wird mit einem Tachometer angezeigt (Abb. 13.4). Bei Verkehrskontrollen werden Radargeräte und Laserpistolen eingesetzt (Abb. 13.5). Dein Lauftempo kannst du mit einer Lauf-App am Smartphone oder einer Smartwatch bestimmen (Abb. 13.6). Hier werden die Informationen aus den GPS-Daten des Smartphones verwendet. 13.1 Das beste Ergebnis von Shelly-Ann Fraser-Pryce beim 100-m-Lauf ist eine Zeit von 10,60 s. V2 13.2 Wie lange braucht es? – Die Zeitdauer V3 13.3 Wie weit kommen sie? – Die Weglänge A4 Zur Berechnung des durchschnittlichen Tempos dividierst du die zurückgelegte Weglänge durch die benötigte Zeitdauer: durchschnittliches Tempo v = Weglänge s : Zeitdauer t kurz: v = s _ t M A5 Messgeräte zur Bestimmung des Tempos sind zB Tachometer, Radargeräte oder GPS-Navigationsgeräte. M Infobox: v für engl. velocity … Geschwindigkeit; s für engl. space … Zwischenraum; t für engl. time … Zeit 13.4 Der Tachometer eines Autos 13.5 Die Polizei misst das Tempo mit Laserpistolen. 13.6 Die Smartwatch misst das aktuelle Lauftempo. Zusatzmaterial a4u8vh Christian Mašin, Pia Glaeser, Gerald Grois Erklärungen zu den Ergebnissen der Versuche und weitere Inhalte findest du im Text. Infoboxen liefern zusätzliche Informationen oder wiederholen wichtige Begriffe. Jedes Thema ist durch Fragen gegliedert. Physikerinnen und Physiker stellen Fragen an die Natur und versuchen, sie durch Versuche und logisches Denken zu beantworten. Versuche helfen beim Beantworten der Fragen an die Natur. Die Versuche sind oft einfach durchzuführen, ob im Unterricht oder zu Hause. Physik ohne Versuche funktioniert nicht! Versuche für Lehrerinnen und Lehrer sind mit LV gekennzeichnet. Arbeitsaufgaben fordern dich auf, über zB deine Versuche nachzudenken, sie festzuhalten, auszuwerten oder zu deuten. Manchmal ist es notwendig, Informationen zu suchen, die nicht in deinem Schulbuch stehen. Hier findest du Verweise auf das Arbeitsheft oder auf digitales Zusatzmaterial. Merktexte fassen die Informationen kurz zusammen. So weißt du, was wichtig ist. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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