23 Bewegungen und Kräfte Wie wirkt sich die Masse des Körpers auf eine Krafteinwirkung aus? Im Sportunterricht wird „Schlagball“ trainiert. Dabei soll ein Ball von 200 g Masse möglichst weit geworfen werden. Darja wirft den Ball fast 40 Meter weit. „Wie schaffst du das?“ fragt Mia. „In meiner alten Schule in der Ukraine haben wir Kugelstoßen trainiert. Da hab ich eine 3-kg-Kugel fast 7 Meter weit gebracht.“ Mia fragt sich, warum Darja jetzt auf einmal 40 Meter schafft. Was denkst du? Geföhnte Massen (Abb. 23.2) Verwendet Kugeln mit gleichem Durchmesser, aber unterschiedlichen Massen. Lasst sie mit gleichem Tempo am Haartrockner von V1 vorbeirollen. Welchen Zusammenhang von Masse und Zusatzgeschwindigkeit, die die Kugel jeweils erhält, könnt ihr feststellen? Formuliert: „Je größer (kleiner) die Masse der Kugel ist, desto …“ Was sagt die Newtonsche Bewegungsgleichung aus? Wird auf einen Körper eine Kraft → F ausgeübt, so erhält der Körper eine Zusatzgeschwindigkeit ∆→ v . Dabei ist die Richtung der Zusatzgeschwindigkeit und die Richtung der Kraft gleich. Das Tempo der Zusatzgeschwindigkeit ist größer, wenn die Größe der Kraft und ihre Einwirkungsdauer ∆t größer sind. Bei einem Körper mit größerer Masse m ist das Tempo der Zusatzgeschwindigkeit, die der Körper erhält, niedriger. Suche im Internet eine Simulation, mit der du den Einfluss einer einwirkenden Kraft auf eine rollende Kugel untersuchen kannst. Suchbegriff „Simulation Kraftstoß Kugeln“ Verändere die Masse der Kugeln, die Größe der Kraft, die Richtung der Kraft und ihre Einwirkungsdauer (Abb. 23.3). Ändere pro Versuch immer nur eine dieser Versuchsbedingungen. Formuliere, was sich jeweils bei der Krafteinwirkung auf die Kugel ändert, mit einem „Je …, desto“-Satz: zB „Je größer die Masse der Kugel ist, desto …“ 23.1 Beim Kugelstoßen werden Kugeln von 4 kg (Frauen) oder 7,26 kg (Männer) gestoßen. Jugendliche stoßen mit Kugeln von 2 bis 6 kg Masse. V3 23.2 Geföhnte Massen – Welche Kugel hat eine größere Masse? A2 Ein Körper mit größerer Masse erhält durch die Einwirkung einer Kraft eine Zusatzgeschwindigkeit mit niedrigerem Tempo. M Infobox: Die Größe einer Kraft wird in der Maßeinheit Newton (N) angegeben. Sie ist nach Isaac Newton (1643–1727) benannt. Die Zusatzgeschwindigkeit ∆→ v , die ein Körper erhält, wird bestimmt durch • die Größe und Richtung der einwirkenden Kraft → F , • die Zeitdauer ∆t, mit der die Kraft einwirkt und • die Masse m des Körpers. Die Newtonsche Bewegungsgleichung fasst das zusammen: → F · ∆t = m · ∆ → v M A3 kurze Einwirkungsdauer einer starken Kraft längere Einwirkungsdauer einer schwächeren Kraft Masse: Größe der Kraft: Winkel der Kraft: Einwirkungsdauer: Masse: Größe der Kraft: Winkel der Kraft: Einwirkungsdauer: 23.3 Wie wirkt es sich aus, wenn du bei der Simulation die Masse der Kugel, die Größe der Kraft, ihre Richtung oder ihre Einwirkungsdauer änderst? 23.4 Durch die längere Einwirkungsdauer des Schlägers erreicht der Ball beim Lacrosse ein hohes Tempo. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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