Mechanik 8 (Kl. 9/10) -Physik kompetenzorientiert

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Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 8 1

Mechanik 8

Bewegungen – was wir schon wissen

1. Alexander und Nina fahren mit ihren Eltern und ihrem Boot in den Urlaub. Nina schaut hinten aus dem Fenster und sagt:

„Alles sicher, unser Boot bewegt sich nicht ein bisschen.“

Alexander widerspricht sofort: „Na klar bewegt es sich.“

Was sagst du dazu? Begründe deine Aussage.

2. Welches Beispiel passt nicht in die Reihe? Kreuze an und begründe.

Beispiele Begründung

a) Schaukel Riesenrad Federung beim Fahrrad

b) Rolltreppe Lok auf gerader

Strecke Kettenkarussell c) Satellit auf einer

Erdumlaufbahn Hamsterrad Uhrpendel d) Schaukel Förderband Membran eines

Lautsprechers

3. Welches Beispiel passt nicht in die Reihe? Kreuze an und begründe.

Beispiele Begründung

a) Raketenstart Anfahren eines Autos

Anhalten eines Autos

b) Bremsen eines Fahrrades

Fahren auf der Rolltreppe

Gleich schnelle Fahrt mit dem Zug c) Paket auf dem

Förderband

Satellit auf einer

Erdumlaufbahn Flugstart d) Zugeinfahrt in

den Bahnhof

Überholen eines Autos

Anhalten eines Autos

4. Fasse zusammen und vervollständige.

Ein Körper bewegt sich, wenn er ______________________________________________

______________. Wir unterscheiden drei Bewegungsarten: die _____________________, die ________________________ und die _______________________ Bewegung. Wir unterscheiden drei Bewegungsformen: die _____________________________, die ___________________________ und die __________________________.

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HAU

(2)

Mechanik 8

Die gleichförmige Bewegung

1. Kreuze wahre Aussagen an.

Bei einer gleichförmigen Bewegung …

legt der Körper in gleichen Zeiten gleiche Wege zurück.

fährt der Körper in der doppelten Zeit doppelt so schnell.

benötigt ein Körper für die Hälfte des Weges die Hälfte der Zeit.

2. Im Miniatur Wunderland in Hamburg wurden für die Fahrt einer Modelleisenbahn folgende Messwerte aufgenommen.

t in s 0 4 8 12 16 20

s in m 0 3,2 6,1 10,0 12,8 16

a) Zeichne das Weg-Zeit- Diagramm.

b) Gib den mathemati- schen Zusammenhang zwischen s und t an.

Begründe deine Aus- sage.

c) Einige Messwerte weisen eine besonders große Messabweichung auf.

Gib einen dieser Werte an.

d) Zeichne in das Diagramm von a) die Kurve eines langsamer fahrenden Zuges ein.

e) Berechne die Geschwindigkeit des Körpers nach 4 s, 12 s und 20 s.

f) Zeichne das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm.

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(3)

Mechanik 8

3. Bei den Europameisterschaften 2010 gewann den 100-Meter-Lauf Verena Sailer mit einer Zeit von 11,10 s.

Mit welcher Durchschnittsgeschwindigkeit lief sie? Gib in m/s und in km/h an.

4. Thorsten und Jenny fahren mit einem Ferrari. Ein Teil der Fahrt ist in nebenstehendem Diagramm dargestellt.

a) Gib die Höchstgeschwindig- keit des Ferraris in ^m_s und in km/h an.

b) Nun möchte Jenny wissen,

wie viele Kilometer sie mit der Höchstgeschwindigkeit in einer Viertelstunde zurück- legen würden.

c) Schätze, wie lange Jenny für diese Strecke mit ihrem Fahrrad benötigen würde, wenn sie durchschnittlich mit einer Geschwindigkeit von 15 km/h fährt.

(I) 540 min (II) 5 h 24 min (III) 5 h 40 min (IV) 5 h 15 min d) Überprüfe durch eine Rechnung und vergleiche mit deiner Schätzung.

5. Ein Auto fährt in 10 Minuten eine Strecke von 9 km.

a) Gib die Durchschnittsgeschwindigkeit des Autos in km/h und m/s an.

b) Während dieser Fahrt hielt das Auto einmal für 2 Minuten an. War seine tatsächliche Geschwindigkeit

(I) kleiner als die Durchschnittsgeschwindigkeit?

(II) größer als die Durchschnittsgeschwindigkeit?

(III) gleich der Durchschnittsgeschwindigkeit?

0 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0

20 30 40 50 60 70 80 90 100

v in m/s

t in s

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(4)

Lösungen/Physik – Mechanik 8

f)

0,40 0,80 1,20

0 4 8 12 16 20 v in m/s

t in s

3. v = ^s

t; v = ^{100 m}

11,1 s; v = 9 ^m

s = 32,4 ^km

h

4. a) v = 90 ^m_s = 324 ^km_h b) s = 81 km c) geschätzt: (II) d) t = ^s

v; t = ^{81 km}

15km h

; t = 5,4 h = 5 h 24 min (II) stimmt mit der rechnerischen Lösung überein.

5. a) 10 min ≙ 9 km; 60 min ≙ 54 km ; v = 54 ^km

h = 15 ^m

s

b) (II) größer als die Durchschnittsgeschwindigkeit

Die Kreisbewegung S. 4

1. v – Geschwindigkeit; r – Radius; T – Umlaufzeit T = ^{2 ·}^π^{· r}

v ; r = ^{v · T}

2 · π

2. v = ^{2 ·}_T^π^{· r}; v = ^{2 ·}^π_{15 s}^{· 0,7 m}; v = 0,29 ^m_s = 1,06 ^km_h 3. a) T = ^{2 ·}_v^π^{· r}; T = ^{2 ·}^π^{· 18 m}

20,83m s

; T = 5,43 s b) Anzahl der Umläufe = _{5,43 s}^{180 s} = 33,16

Ein Gast erlebt rund 33 Umläufe in 3 Minuten.

Lernzielkontrolle S. 5

1. Ein Körper bewegt sich, wenn er seinen Ort gegenüber einem Bezugskörper ändert. Der Junge auf dem Bild befindet sich in Ruhe gegenüber dem Mädchen. Das Anfahren eines Autoscooters ist es eine beschleunigte Bewegung. Eine Roll- treppe bewegt sich stets gleichförmig.

2. a) Alinas Behauptung ist falsch. v = 225 ^km_h; 60 min ≙ 225 km ; 10 min ≙^{37,5 km} b) 225 km haben sie in einer Stunde zurückgelegt.

c) t = ^s

v; t = ^{225 km}

12,5km h

; t = 18 h 3. v = ^{2 ·}^π^{· r}

T ; v = ^{2 ·}^π · 7 190 km

1,83 h ; v = 24 686 ^km

h = 6 857 ^m

s

4. a) Die Geschwindigkeit wird geringer.

b) Der Anstieg der Geraden ist kleiner.

c) v = ^s_t; v = ^{14 m}_{15 s}; v = 0,93 ^m_s = 3,35 ^km_h 5. a) 2 s

b) t in s 0 3 15 20 36

s in m 0 1,5 7,5 10 18