Mechanik (1)
Hier findest du alle Inhalte zur Unterrichtseinheit.
Inhalt - Mechanik
Teil 1:
Körper und ihre Eigenschaften
Körper und Stoffe
Unterscheide zwischen Körpern und Stoffen
Größen und Einheiten
Kräfte und ihre Wirkung
Kräfte darstellen und messen
Kräfte werden gemessen – Aufgaben
Die Federkonstante
Schwere Masse / Träge Masse
Größenbereiche – Die Masse
Masseeinheiten
Die Grundeinheit ist das Kilogramm (1kg)
Das Volumen
Größenbereiche – Das Volumen
Die Dichte eines Körpers
Aufgaben zur Dichte
Der Auftrieb im Wasser
Schwimmen – schweben - sinken
Der Flaschentaucher
Das Kräfteparallelogramm – Übung
Flächenbelastung und Druck
Der Druck in Flüssigkeiten
Reibung
Drehmoment und Hebel
Kräfte umleiten – Seil, Stange, Rollen
Die Arbeit
Die Energie
Die mechanische Leistung
Die Bewegung von Körpern
Vorüberlegungen
Die Geschwindigkeit
Die beschleunigte Bewegung
Übersicht
Newton'sches Kraftgesetz
Impuls und Kraftstoß
Allgemeine Hinweise zu den Themenseiten
Die hier angebotenen Themenseiten fassen die grundlegenden Inhalte, Informationen und Hefteinträge zu den Unterrichtsinhalten von verschiedenen Themenbereichen der Fächer Mathematik, Physik und dem Wahlpflichtfach MINT/Technik zusammen. Diese sind online, kostenlos und ohne Registrierung verfügbar und sollen zur besseren Selbstorganisation der Schüler beitragen.
Die im Internet bereitgestellten Materialien bieten aber auch noch zusätzliche Möglichkeiten: Sie sollen den Schülern einen Leitfaden zur Vorbereitung auf Kursarbeiten, aber auch bei Fehlstunden zur Nacharbeit der versäumten Unterrichtsinhalte dienen und weiterhin den Eltern die Möglichkeit zur Unterstützung bei den unterrichtsbegleitenden Hilfestellungen geben. Die Zusammenfassungen zu den Unterrichtsinhalten auf den Themenseiten werden dabei jeweils ergänzt durch Lernvideos, Infotexten, Aufgaben, Bildergalerien und interaktiven Tools. Diese sollen dabei helfen selbstständig eigene Ergebnisse zu überprüfen oder zusätzliche Informationen zu den Inhalten erhalten. Bei den Lernvideos handelt es sich teilweise um die YouTube-Video des YT-Kanals Mathe-Physik-Technik. Weiterhin sind bei den einzelnen Folien zusätzliche Videovorschläge von anderen YouTube-Kanälen zugeordnet. Der jeweilige Link leitet dann ggf. direkt auf die YouTube-Video-Seite weiter.
Bei den klassischen physikalischen Themenbereichen sind die jeweiligen Folien für den digitalen Unterricht weitestgehend angepasst und optimiert worden. Insbesondere durch die Corona-Krise rückt der digitale und eigenverantwortliche Unterricht immer mehr in den Fokus. Zu den einzelnen Folien sind deshalb jeweils passende Videos zu den Inhalten zugeordnet und zu vielen Folien auch passende Aufgaben eingearbeitet worden. Dadurch sind die Themenbereiche in Teilabschnitten strukturiert und für die Arbeit mit Wochenplänen optimiert worden. Sie ermöglichen den Schülern so die selbstständige Arbeit daheim und geben jedem Schüler die Möglichkeit die Lernziele auch unter den gegebenen Umständen bestmöglich zu erreichen. Dabei können Schüler dann sogar die positiven Seiten des digitalen Unterrichts (Eigenes Lerntempo festlegen, optimale Anpassung von Lernzeit und Zeitpunkt an den eigenen Biorhythmus zum effizienten Lernen, etc.) für sich besonders gut nutzen.
Siehe hierzu auch: → Konzept - mathe-physik-technik.de
Skript → Publikationen
Hinweis:
Für die Unterrichtseinheit ist die Anschaffung des Skripts für meine Schüler*innen nicht notwendig! Die Folien werden nacheinander bearbeitet und notwendige Materialien ggf. kopiert. (Es
sind keine Lösungen zu den Aufgaben enthalten.)
Körper und Stoffe
- der zählbare und teilbare Körper, z. B. „Schneeflocke“, „Brett“ oder „Tropfen“.
- der nicht zählbare und nicht teilbare Stoff, z. B. „Eis“, „Holz“ und „Wasser“. Ein Stoff ist das, woraus ein physikalischer Körper besteht. Stoffe werden allgemein auch als Substanzen, Materialien (in der Technik) oder Materie (in der Physik) bezeichnet.
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Videos:
1) → Der Unterschied zwischen Körpern und Stoffen
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
Videos:
1) → Namensvorsätze von Einheiten: Dezi, Zenti, Milli, Mikro, Nano, ...
2) → Größen und Einheiten - TMS Vorbereitung
3) → Maßeinheiten umrechnen - Längen - Strecke - Längenmaße - km, m, dm, cm, mm | Lehrerschmidtg
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
Infotext - Dezimalzeit & Metrisches System, astronomische Uhr
Kurze Geschichte der Zeitmessgeräte
Schon seit Jahrmillionen richtet sich das Leben auf der Erde nach der Sonne. Die Sonne als Taktgeber ist die deshalb älteste Basis zur Zeiteinteilung. Die ältesten Uhren
verwendeten den Schatten der Sonne – versagten aber bei trübem Wetter oder bei Nacht – und zeigten die Zeit nur sehr ungenau an. Genauere Sonnenuhren erforderten zudem eine
Berücksichtigung der Jahreszeiten. Die Geschichte der Zeitmessgeräte umfasst die Entwicklung von technischen Geräten zur Messung der Zeit von der Frühgeschichte bis zur
Gegenwart. Sie lässt sich bis zu den Sumerern und Ägyptern zurückverfolgen, die um 3000 v. Chr. Sonnenuhren auf Basis einfacher Schattenstäbe kannten.
Der Schattenstab ist seit 2400 v. Chr. auch aus China bekannt. Um 2000 v. Chr. wurde bei den Babyloniern ein System mit der Basiszahl 60 verwendet, woraus sich später das
Zwölfersystem für die heutige Stundeneinteilung entwickelte. Die alten Ägypter unterteilten den Tag in zwei Zwölf-Stunden-Zeiträume und verwendeten große Obelisken, auf
denen die Bewegung der Sonne verfolgt werden konnte.
Das Metrische System
Das metrische Einheitensystem ist ein Einheitensystem mit dem Meter als Basiseinheit für die Länge einer Strecke. Anders als bei vielen anderen Einheitensystemen mit
unhandlich großen oder kleinen Angaben werden im metrischen Einheitensystem alle Werte strikt als dezimale Vielfache oder dezimale Bruchteile angegeben. Dazu dient ein
System von Vorsätzen für Maßeinheiten. Die internationale Vereinheitlichung des Einheitensystems verhindert Missverständnisse im Umgang mit Größen und Einheiten und macht Größenwerte
unmittelbar exakt vergleichbar. Bedeutend ist dies sowohl für Wissenschaft und Technik als auch für Industrie und Handel und hat sich sehr bewährt!
Man muss sich deshalb doch die Frage stellen: Warum wird die Zeit nicht im metrischen System gemessen?
Die Dezimalzeit
Leider hat sich das metrische System bei der Messung der Zeit nicht durchsetzen können. Zwischen 1794 und
1795, kurz nach der Fränzösischen Revolution, forderte die französische Regierung die Einführung von dezimalen Uhren. Ein Tag wurde in zehn Stunden eingeteilt und die Stunde hatte
100 Minuten. Der Astronom und der Mathematiker Pierre-Simon Laplace und andere Intellektuelle änderten daraufhin die Uhreneinstellung auf Dezimalzeit. Eine Uhr im Palais des
Tuileries zeigte noch bis ins Jahr 1801 die Dezimalzeit an. Die Kosten, die mit der Ersetzung aller Uhren in Frankreich verbunden waren, verhinderten eine Verbreitung der
Dezimaluhren.
Der grundsätzliche Gedanke bei der Dezimalzeit war so einfach wie genial, allerdings mit einem nicht unerheblichen Gewöhnungseffekt für alle Bürger
verbunden. Letztendlich hat dies, und die erheblichen Kosten zum Austausch aller Uhren, die Einführung der Dezimalzeit verhindert und ist der Grund dafür, dass wir noch
heute den Tag in 24 Stunden mit jeweils 60 Minuten einteilen.
Übrigens: Die Dezimalzeit war schon zur Zeit der Französischen Revolution keineswegs eine „neue“ Idee! 
Für
den größten Teil der rund dreitausendjährigen chinesischen Geschichte wurde eine Dezimalzeit verwendet, oft neben dem duodezimalen System (Verwendung der Basis Zwölf) zur Zeitmessung. Der
Tag wurde dabei in 100 Einheiten unterteilt.
Aber auch in Europa fand eine ähnliche Handhabung Anwendung. In vielen Städten gibt es in Kirchen und an Rathäusern astronomische Uhren die dort bereits seit mehreren Jahrhunderten die
Zeit anzeigen. Eine astronomische Uhr ist eine mechanische Uhr, die außer der Uhrzeit auch astronomische Sachverhalte anzeigt. Die Abbildung zeigt exemplarisch die astronomische Uhr am
Rathaus in Prag. 
Hier wird die aktuelle astronomische Ortszeit* für den örtlichen Längengrad angezeigt (Prag: ca. 15° Ost). Das
entspricht der mitteleuropäischen Zeit (MEZ). Der Stundenzeiger der Uhr dreht sich dabei an einem Tag (von Mittag bis Mittag) genau ein Mal über das Ziffernblatt (also nur mit der halben
Geschwindigkeit im Vergleich zu den „normalen“ Stundenzeigern auf unseren Uhren). Dabei wurde dieser Zeitraum aber schon damals in 24 Stunden (und nicht in 10 „Dezimal-Stunden“)
unterteilt. Bemerkenswert ist im Zusammenhang mit den astronomischen Uhren auch der Vergleich untereinander: Gegenüber der astronomischen Ortszeit in Straßburg (Straßburg: ca. 7,5° Ost)
eilt die Uhr in Prag etwa eine halbe Stunde der Ortszeit in Straßburg voraus, und das wird auch auf der astronomischen Uhr in Straßburg so angezeigt. Hieran kann man gut erkennen, wie
sehr die tatsächliche Ortszeit von der verwendeten Amtszeit abweicht. Diese Abweichung ist umso größer, je weiter man in Europa (bei Verwendung der mitteleuropäischen Zeit – MEZ)
geographisch vom 15 Längengrad (Ost) entfernt ist. Während der Sommermonate ist diese Abweichung noch um eine Stunde größer, hier leben wir in Europa während der sog. „Sommerzeit“ dann
sogar nach der Ortszeit von Kiew (ca. 30° Ost).
* "astronomische Ortszeit" - siehe auch: → "Sonnenzeit"
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Astronomische Ortszeit in Straßburg (7,5° Ost):
Astronomische Ortszeit in Prag (mitteleuropäische Zeit / MEZ; 15° Ost):
[Astronomische Ortszeit in Kiew (osteuropäische Zeit / OEZ; 30° Ost)]:
(powered by Time.is)
Kräfte und ihre Wirkung
- Eine körperliche oder geistige Eigenschaft. Beispiele sind: Geisteskraft, politische Kraft, kraftvolle Stimme, kraftvolle Sprache etc.
- Seit etwa dem Ende des 18. Jahrhunderts kann Kraft auch die Personen selbst meinen, die die Träger der Kraft sind (Streitkräfte, Arbeitskräfte, Lehrkräfte).
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Videos:
2) → Kräfte und Kraft-Wirkungen - Physik
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
- Schau dir Folie "[03] Mechanik - Kräfte und ihre Wirkung (1)" genau an.
a) Ordne die Abbildungen den Kategorien "umgangssprachliche Kraft" und "physikalische Kraft" zu. Begründe dabei deine Wahl.
b) Finde jeweils 3 weitere Beispiele aus deinem Alltag. - Woran erkennen wir eine "physikalische Kraft"?
- Nenne das Formelzeichen für eine physikalische Kraft und begründe die Wahl dieses Buchstabens.
- Schau dir das Video "Kraft und ihre Wirkung" an.
a) Hier wurden drei verschiedene "Kräftearten" genannt. Welche sind das?
b) Im Video wurde das Wechselwirkungsprinzip erklärt. Was ist damit gemeint? Erläutere deine Antwort an einem Beispiel. - Erkläre die Begriffe "elastisch" und "plastisch" und nenne jeweils 2 Beispiele.
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Kräfte darstellen und messen (Hookesches Gesetz)
Das hookesche Gesetz beschreibt die elastische Verformung von Festkörpern. Dabei ist deren Verformung proportional zur einwirkenden
Belastung. Dieses Verhalten ist typisch für Metalle (Metallfedern), wenn die Belastung nicht zu groß wird, sowie für harte, spröde Stoffe oft bis zum Bruch (Glas, Keramik, Silizium).
Das hookesche Gesetz besagt also, dass die Dehnung ∆l linear von der wirkenden Kraft F abhängt. Das bedeutet, dass nach einer Verdoppelung der Kraft F
auch die doppelte Dehnung ∆l auftritt, eine Verdreifachung der Kraft F bewirkt die dreifache Dehnung ∆l, usw..
Das lässt sich als Formel folgendermaßen ausdrücken:
F=k∙∆l
Die Federkonstante k dient als Proportionalitätsfaktor und beschreibt die Steifigkeit der Feder (Oft wird die Federkonstante auch mit der Variablen D
bezeichnet). Bei einer Metallfeder (Schraubenfeder) zeigt sich das lineare Verhalten bei Belastung mit einer angehängten Masse.
Diese Eigenschaft ist maßgeblich zum Beispiel für die Verwendung von Metallfedern als Kraftmesser und in Waagen. Bei anderen Materialien – wie zum Beispiel Gummi – ist der
Zusammenhang zwischen einwirkender Kraft und Ausdehnung nicht linear. Das bedeutet, dass beispielsweise eine Verdopplung der Kraft NICHT die Verdopplung der Dehnung bewirkt.
Robert Hooke
Robert Hooke (1635 – 1703) war ein englischer Universalgelehrter, der hauptsächlich durch das nach ihm benannte Elastizitätsgesetz bekannt ist. Hookes Wirken ist eng mit den ersten Jahrzehnten des Bestehens der Royal Society (nationale Akademie der Wissenschaften des Vereinigten Königreiches für die Naturwissenschaften) verbunden. Am Gresham College lehrte er als Professor für Geometrie und hielt Vorlesungen. Nach dem Londoner Großbrand von 1666 war Hooke als Vermesser und Architekt maßgeblich am Wiederaufbau Londons beteiligt. Mit Hilfe optischer Instrumente, an deren Verbesserung er fortwährend arbeitete, beobachtete er sowohl die Erscheinungen am Nachthimmel als auch die nur mit dem Mikroskop zugängliche Welt. So entdeckte er zum einen den Großen Roten Fleck auf dem Jupiter, zum anderen prägte er den Begriff „Zelle“. Mit den für sein Hauptwerk Micrographia angefertigten Zeichnungen eröffnete er Einblicke in den bis dahin weitgehend unbekannten Mikrokosmos.
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Steckbrief: Sir Isaac Newton
Isaac Newton ist der Verfasser eines der wichtigsten wissenschaftlichen Werke überhaupt,
der „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“. Dort beschrieb er mit seinem Gravitationsgesetz die Massenanziehung und formulierte die
Bewegungsgesetze, womit er den Grundstein für die klassische Mechanik legte. Bekannt ist er auch für seine Leistungen auf dem Gebiet der Optik.
Der Name „Newton“ wurde 1948 auf der 9. Generalkonferenz für Maß und Gewicht das Newton auf Vorschlag der Internationalen Union für Physik offiziell in den Katalog der benannten Einheiten aufge-nommen.
Als Faustregel gilt: 1 kg entspricht auf der Erdoberfläche etwa 10 N
Dies ist aber klar zu unterscheiden von der Masse des Objektes, die in Kilogramm angegeben wird!!! Die beiden physikalischen Größen sind, so wie deren Einheiten kg und N, grundverschieden!
- MN, Meganewton (1.000.000 Newton) ist eine Einheit, die bei Schubkräften großer Feststoffraketen (wie etwa beim Space-Shuttle) verwendet wird.
- kN, Kilonewton (1.000 Newton) ist die übliche Einheit für Kräfte im Bauwesen (1 kN entspricht etwa der Gewichtskraft einer Masse von 100 kg), außerdem der Schubkraft von Strahl- und Raketentriebwerken für Flugzeuge und große Raketen.
- daN, Dekanewton (10 Newton) ist eine Einheit, die z. B. in der Hebetechnik wie auch bei Ladungssiche-rung zur Angabe der Tragfähigkeit von Seilen oder Gurten verwendet wird und entspricht etwa der Ge-wichtskraft, die auf eine Masse von 1 kg wirkt.
- cN, Centinewton oder Zentinewton (0,01 Newton) ist eine übliche Einheit bei der Beschreibung der Fes-tigkeit von Fasern und Garnen und entspricht auf der Erde etwa der Gewichtskraft, die auf eine Masse von 1 Gramm wirkt.
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Videos:
1) → Das Hookesche Gesetz I musstewissen Physik
2) → Hookesche Gesetz | Physik - Mechanik - einfach erklärt | Lehrerschmidt
3) → Was ist ein Newton? Was ist 1N? | Physik - einfach erklärt | Lehrerschmidt
4) → Masse, Gewicht und Gewichtskraft - Was ist der Unterschied?
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
Anmerkung: Die Online-Übung in diesem Ordner ist eine externe Übung. Angaben zum Ersteller sind teilweise
(manchmal) auch in der Übung angegeben. Links in diesem Ordner verweisen evtl. auf externe Inhalte.
Gelegentlich werden Übungen vom Ersteller auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite oder auch Hinweise zu Inhalten werden gerne per
→ Mail
oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank
schon vorab für den Hinweis!
Anmerkung: Die Online-Übung in diesem Ordner ist eine externe Übung. Angaben zum Ersteller sind teilweise
(manchmal) auch in der Übung angegeben. Links in diesem Ordner verweisen evtl. auf externe Inhalte.
Gelegentlich werden Übungen vom Ersteller auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite oder auch Hinweise zu Inhalten werden gerne per
→ Mail
oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank
schon vorab für den Hinweis!
Anmerkung: Die Online-Übung in diesem Ordner ist eine externe Übung. Angaben zum Ersteller sind teilweise
(manchmal) auch in der Übung angegeben. Links in diesem Ordner verweisen evtl. auf externe Inhalte.
Gelegentlich werden Übungen vom Ersteller auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite oder auch Hinweise zu Inhalten werden gerne per
→ Mail
oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank
schon vorab für den Hinweis!
Videos:
1) → Hookesches Gesetz, Dehnung einer Feder und Federkonstante - Einfache Erklärung mit Experiment
2) → Hooksches Gesetz Federkonstante Erklärt | Physik |
3) → Federkonstante berechnen - Formel und Beispiel
4) → Hookesche Gesetz | Physik - Mechanik - einfach erklärt | Lehrerschmidt
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Schwere Masse und träge Masse
Die Masse ist eine Eigenschaft der Materie. Das Formelzeichen ist m. Die Einheit der Masse ist das Kilogramm mit dem Einheitenzeichen kg. Von 1889 bis 2019 bildete der Internationale Kilogrammprototyp (auch das Urkilogramm genannt) das Referenznormal (also die Vergleichsmasse) für die Maßeinheit Kilogramm. Er wird in einem Tresor des Internationalen Büros für Maß und Gewicht (BIPM) in Sèvres bei Paris aufbewahrt. Seit 2019 wurde eine noch präzisere Festlegung eingeführt. Im Zusammenhang mit geschäftlichen Vorgängen ist in den meisten Industrieländern die Verwendung des Kilogramms als Masseneinheit rechtlich vorgeschrieben. Historisch waren zahllose Gewichtsmaße in Verwendung, die teilweise auch unspezifisch je nach Gegend, Zeit und Produkt angewendet wurden (z. B. Unze, Pfund, Zentner, …).
Sprachgebrauch: Masse und Gewicht
Die Masse wird außerhalb der Physik, besonders in der Umgangssprache, auch als Gewicht bezeichnet. Beispiele sind das Übergewicht, Leergewicht, Abtropfgewicht oder Gewichtsangaben in Kochrezepten. Dabei muss beachtet werden, dass dieses Wort auch für die Gewichtskraft stehen kann. Die umgangssprachliche Bezeichnung ist deshalb nicht eindeutig.
Die schwere Masse - Massenbestimmung
Die direkte Messung der Masse erfolgt durch Vergleich mit einer anderen Masse. Dies kann man mit einer Balkenwaage überprüfen. Zwei Massen sind dann gleich, wenn sie die gleiche Gewichtskraft verursachen. Dabei ist zu beachten, dass die gleiche Masse auf der Erde eine andere Gewichtskraft als beispielsweise auf dem Mond oder anderen Himmelskörpern bewirkt. Die schwere Masse ist ortsabhängig!
Achtung bei handelsüblichen Waagen!
Diese sind für die Verwendung im Schwerefeld der Erde vorgesehen! Die meisten Messgeräte zur Bestimmung von Massen beruhen darauf, dass die entsprechende Gewichtskraft gemessen wird. Dies wird beispielsweise bei Federwaagen (auch bei einem Kraftmesser, siehe Hookesches Gesetz) verwendet, deren Messprinzip auch den meisten mechanischen Haushaltswaagen zugrunde liegt.
Die träge Masse
Um den Bewegungszustand eines Körpers zu ändern, muss man daher eine Kraft F aufwenden. Je größer diese Kraft F ist, umso stärker ändert sich die Geschwindigkeit des Körpers. Die träge Masse ist das, was sich der Beschleunigung eines Körpers widersetzt. Die träge Masse ist ortsunabhängig!
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Videos:
2) → 1. Newtonsches Gesetz (Trägheitsprinzip) - Erklärung und Experimente
3) → Was ist das Trägheitsprinzip? Einfach und anschaulich erklärt
4) → Physik - Mechanik: Trägheit - Trägheitssatz - Eigenschaften der Masse (träge und schwer)
Für die Expertenrunde:
5) → Die Schwere und die Träge Masse (Klassische Physik)
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
Videos:
1) → Masse, Gewicht und Gewichtskraft - Was ist der Unterschied?
3) → Masse m – Oder auch Gewicht?!?
4) → Was ist ein SI-Einheitensystem?
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
Volumenbestimmtung: Überlaufverfahren [4:32]
Die Volumenbestimmung durch das Überlaufverfahren wird anschaulich vorgeführt.
(Teil 1 und 2 zeigen die Einführung der Einheiten und die Berechnung regelmäßiger Körper. - Siehe: → Lern-Archiv: Mathematik - Geometrie)
Videos:
2) → Dichte berechnen - einfach erklärt - drei Beispiele! | Mathematik & Physik | Lehrerschmidt
3) → Dichte
4) → Dichte berechnen | Physik | Lehrerschmidt
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
Der Auftrieb im Wasser - Das archimedische Prinzip
Beobachtung
Die Gewichtskraft eines Körpers wird beim Eintauchen in eine Flüssigkeit geringer (z.B. ein Stein im Wasser). Dabei kann es sogar dazu kommen, dass der Körper gar nicht unter geht, er schwimmt dann an der Oberfläche (z.B. Holz im Wasser). Der Grund dafür ist der Auftrieb des Körpers in der Flüssigkeit.
Archimedes von Syrakus
Archimedes (um 287 v. Chr. - 212 v. Chr.) war ein griechischer Mathematiker, Physiker und Ingenieur. Er gilt als einer der bedeutendsten Mathematiker der Antike. Archimedes hat die Technik seiner Zeit und die spätere Entwicklung der Technik, insbesondere der Mechanik, maßgeblich beeinflusst. Er selbst konstruierte allerlei mechanische Geräte, nicht zuletzt auch Kriegsmaschinen.
Entdeckung des archimedischen Prinzips
Archimedes war von König Hieron II. von Syrakus beauftragt worden, herauszufinden, ob dessen Krone wie bestellt aus reinem Gold wäre oder ob das Material durch billigeres Metall gestreckt
worden sei. Diese Aufgabe stellte Archimedes zunächst vor Probleme, da die Krone natürlich nicht zerstört werden durfte.
Der Überlieferung nach hatte Archimedes schließlich den rettenden Einfall, als er zum Baden in eine bis zum Rand gefüllte Wanne stieg und dabei das Wasser überlief. Er erkannte, dass die
Menge Wasser, die übergelaufen war, genau seinem Körpervolumen entsprach. Angeblich lief er dann, nackt wie er war, durch die Straßen und rief „Heureka!“ („Ich habe es gefunden“).
Um die gestellte Aufgabe zu lösen, tauchte er einmal die Krone und dann einen Goldbarren, der genauso viel wog wie die Krone, in einen bis zum Rand gefüllten Wasserbehälter und maß die Menge
des überlaufenden Wassers. Die Krone verdrängte dabei mehr Wasser als der Goldbarren. Sie hatte somit bei gleicher Masse ein größeres Volumen. Sie musste
also aus einem Material geringerer Dichte, also nicht aus reinem Gold, gefertigt worden sein.
Archimedisches Prinzip
Das archimedische Prinzip ist nach Archimedes benannt, der als erster diesen Sachverhalt in seinem Werk Über die schwimmenden Körper formulierte. Es lautet:
„Der statische Auftrieb eines Körpers in einem Medium ist genauso groß wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums.“
Das archimedische Prinzip gilt in allen Fluiden, d. h. in guter Näherung in Flüssigkeiten und in Gasen. Schiffe verdrängen Wasser und erhalten dadurch Auftrieb. Da die mittlere Dichte eines Schiffes geringer als die Dichte von Wasser ist, schwimmt es an der Oberfläche. Auch Ballone und Luftschiffe machen sich diese Eigenschaft zunutze. Sie werden mit einem Gas befüllt, dessen Dichte geringer ist als die der umgebenden Luft. Diese Gase (z. B. Helium oder Wasserstoff) haben von Natur aus eine geringere Dichte als Luft; in Heißluftballons und Heißluft-Luftschiffen wird die Luftfüllung mit Hilfe von Gasbrennern erwärmt, wodurch ihre Dichte abnimmt.
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Videos:
1) → Auftriebsgesetz von Archimedes
2) → Auftrieb
3) → Physik - Auftrieb: Auftriebskraft in Flüssigkeiten - Archimedisches Gesetz
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
Videos:
1) → sinken, schweben und schwimmen
2) → Physik: Schwimmendes Eisengewicht
3) → Experimente für Kinder - Schwimmen & Sinken (Irina Weiß)
Anmerkung: Die Links in diesem Ordner verweisen auf externe YouTube-Videos anderer YouTube-Kanäle. Gelegentlich werden Videos dort auch wieder entfernt. Entsprechende Hinweise zur Aktualisierung dieser Seite werden gerne per → Mail oder über das → Kontaktformular entgegengenommen. - Vielen Dank schon vorab für den Hinweis!
-----------------------------------
Hinweis: Die Quellenangaben zu diesem Text sind am Ende dieser Internetseite zu finden.
Der Flaschentaucher [4:34]
[Flaschentaucher, Flaschenteufel, cartesischer Taucher] - Mit einfachsten Zutaten wird ein Flaschentaucher gebaut und vorgeführt. Anschließend werden an einer Animation die Vorgänge erklärt.
Hier einige Links die dich auch interessieren könnten:
Die Seite ist für alle jungen Leute gedacht, die sich über Berufe und Ausbildungswege in der Luft- und Raumfahrt informieren wollen. Dazu gibt es jede Menge Infos.
Planet Schule
Planet Schule bietet Schulfernsehsendungen zum Ansehen und Herunterladen so wie weitere Lernangebote für Lehrer, Schüler und natürlich alle Bildungsinteressierten.
Alle von mir erstellten Materialien stehen für Bildungszwecke frei zur Verfügung, dürfen allerdings nicht von jemand anderem kommerziell vertrieben werden.
Hinweis: Es werden keine Bücher oder sonstige, hier benannte Materialien im Unterricht verwendet oder benötigt.
Quellenangaben zu den Inhalten auf dieser Seite
Infotext ([01] Mechanik - Körper und ihre Eigenschaften)
Dieser Text basiert auf den Artikeln Körper (Physik) und Chemischer Stoff aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0 Unported (Kurzfassung). Der
Text wurde von Andreas Rueff überarbeitet und auf der Grundlage didaktischer Überlegungen angepasst und gekürzt. In der Wikipedia ist
eine Liste der Autoren verfügbar.
Infotext ([02] Mechanik - Dezimalzeit & Metrisches System)
Dieser Text basiert auf den Artikeln Geschichte der
Zeitmessgeräte, Dezimalzeit, Duodezimalsystem, Astronomische_Uhr und Metrisches_Einheitensystem aus der freien
Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0
Unported (Kurzfassung).
Abbildungen (Es gelten die dort angegebenen Lizenzbedingungen):
File:Clock-french-republic.jpg
File:Dezimaltaschenuhr napoleonische Aera DSC 5024.jpg
Abb: astronomische Uhr Prag - eigene Abbildung (zur Verfügung gestellt von Andrea Pfeifer)
Der Text wurde von Andreas Rueff überarbeitet und auf der Grundlage didaktischer Überlegungen angepasst und gekürzt. In der Wikipedia
ist eine Liste der Autoren verfügbar.
Infotext ([03/04/05] Mechanik - Kräfte und ihre Wirkung)
Dieser Text basiert auf den Artikeln Kraft und Isaac Newton aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0 Unported (Kurzfassung). Der
Text wurde von Andreas Rueff überarbeitet und auf der Grundlage didaktischer Überlegungen angepasst und gekürzt. In der Wikipedia ist
eine Liste der Autoren verfügbar.
Infotext 1 ([05/06] Mechanik - Hookesches Gesetz)
Dieser Text basiert auf den Artikeln Hookesches Gesetz und Robert Hooke aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0 Unported (Kurzfassung). Der
Text wurde von Andreas Rueff überarbeitet und auf der Grundlage didaktischer Überlegungen angepasst und gekürzt. In der Wikipedia ist
eine Liste der Autoren verfügbar.
Infotext 2 ([05/06] Mechanik - Sir Isaac Newton)
Dieser Text basiert auf den Artikeln Newton (Einheit) und Isaac Newton aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0 Unported (Kurzfassung). Der
Text wurde von Andreas Rueff überarbeitet und auf der Grundlage didaktischer Überlegungen angepasst und gekürzt. In der Wikipedia ist
eine Liste der Autoren verfügbar.
Infotext ([07/08] Mechanik - Schwere Masse / Träge Masse)
Dieser Text basiert auf den Artikeln Masse_(Physik) und Kilogramm aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0 Unported (Kurzfassung). Der
Text wurde von Andreas Rueff überarbeitet und auf der Grundlage didaktischer Überlegungen angepasst und gekürzt. In der Wikipedia ist
eine Liste der Autoren verfügbar.
Infotext ([12/13/14] Mechanik - Der Auftrieb im Wasser)
Dieser Text basiert auf den Artikeln Archimedisches Prinzip und
Archimedes aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons CC-BY-SA 3.0 Unported (Kurzfassung). Der
Text wurde von Andreas Rueff überarbeitet und auf der Grundlage didaktischer Überlegungen angepasst und gekürzt. In der Wikipedia ist
eine Liste der Autoren verfügbar.
Using PhET Simulations in Teaching
-
Simulation by PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, licensed under CC-BY-4.0 (https://phet.colorado.edu).
Hintergrundbild: Eigenes Bild (Dr. A. Rueff)