Physik

• 7 Schritte

  1. Messwerte notieren
  2. Messwerte darstellen (Diagramm)
  3. Hypothese formulieren: Man erkennt in dem Diagramm, dass die Punkte in etwa auf einer ... . Es gilt nur wenige Punkte, die leicht aufgrund von Messfehlern abweichen. Scheinbar gilt: ... .
  4. Messwerte linearisieren
  5. Diagramm (linearisierten Werte)
  6. Steigung ablesen: k = ...
  7. Hypothese bestätigen: In dem Diagramm mit den linearisierten Messwerten ergibt sich eine Ursprungsgerade. Die Messpunkte liegen nahezu alle auf der Geraden mit der Steigung k = ... . Die Hypothese ist also korrekt. Es gilt: ... = ...
• Vergleich einer gleichförmigen Bewegung mit einer gleichmäßig - beschleunigten Bewegung.

  
• Beispiel:

  a = 9,81 m/s^2

  s = 30m

  Wie groß ist die Fallzeit t und wie groß ist die Aufprallgeschwindigkeit v?

  v = a*t

  s = 1/2*a*t^2

  -> t^2 = 2*s/a

  -> t = Wurzel aus 2*s/a

  = Wurzel aus 2*30m/9,81 m/s^2

  = 2,47s
• gegeben:

  a = 9,81 m/s^2

  t = 0,9s

  gesucht:

  s,v

  v = a*t

  s = 1/2*a*t^2

  = 1/2*v*t

  v = 9,81 m/s^2*0,9 s = 8,83 m/s

  s = 1/2*9,81 m/s^2* (0,9 s)^2 = 3,97 m
• Es gilt: s = 4,8 m/s^2* t^2 / s= 1/2*a*t^2

  -> 1/2*a = 4,8 m/s^2 wird mit 2 multipliziert

  a = 9,6 m/s^2

  7. Das Diagramm zeigt, dass die Wertepaare auf einer Ursprungsgeraden liegen mit k = 4,8 m/s^2. Die Hypothese, dass s gleich t^2 ist, ist richtig. Es gilt also

  s = 4,8 m/s^2 * t^2

  -> Die Bewegung ist also gleichmäßig beschleunigt mit a = 2*4,8 m/s^2

  = 9,6 m/s^2
• gegeben:

  a = 9,81 m/s^2

  t = 0,9s

  gesucht:

  s,v

  v = a*t

  s = 1/2*a*t^2

  = 1/2*v*t

  v = 9,81 m/s^2* 0,9s = 8,33 m/s

  s = 1/2*9,81 m/s^2* (0,9s)^2 = 3,97m
• gegeben:

  g = a

  s = 100m

  gesucht:

  v, t

  s = 1/2*a*t^2 <=> t = Wurzel aus 2*s/a
• Ein Gegenstand bewegt am Anfang mit der Geschwindigkeit v0. Dann wird dieser Gegenstand gleichmäßig beschleunigt mit der Beschleunigung a.

  Beispiele: Sektkorken, Ball wird nach oben geworfen, Fahrzeug bremst gleichmäßig ab, fahrendes Auto beschleunigt gleichmäßig.

  Beispiel: -4,9 m/s^2*t^2 +25 m/s * t + 0,1m

  allgemein: s = 1/2*a*t^2+v0*t+s0

  
• Ein PKW fährt mit v0 = 20 m/s. Nun beschleunigt es mit a = 15 m/s^2. Welche Strecke hat das Auto nach 7s zurückgelegt? s = 1/2*a*t^2+v0*t+s0

  gegeben: a = + 15 m/s^2

  v0 = 20 m/s

  s0 = 0m

  t = 7s

  s = 1/2*a*t^2+v0*t+s0

  s = 1/2*15 m/2* 49 s^2+ 20 m/s*7 s+0 m

  = 507,5 m
• Beobachtung: Die Kugel bewegt sich nach rechts und verliert gleichzeitig an Höhe. Die Bewegung der Kugel lässt sich in eine Bewegung in x - Richtung und y - Richtung unterteilen.

  Durchführung: Eine Kugel wird horizontal/waagerecht mit einer Geschwindigkeit vx abgeworfen. Die Kugel befindet anfangs in einer Höhe h über dem Boden.

  theoretische Betrachtung:

  Bewegung in x - Richtung:

  gleichförmige Bewegung

  x = vx*t

  <=> t = x/vx

  Bewegung in y - Richtung:

  gleichmäßig - beschleunigte Bewegung

  y = 1/2*a*t^2

  a=g= 9,81 m/s^2

  y = 1/2*a*(x/vx)^2 = 1/2*a*x^2/vx^2
• Eine Kugel beim Paintball wird aus einer Höhe k = 1,60m mit einer Geschwindigkeit vx = 50 m/s abgeschlossen. Berechne die Flugdauer und die Reichweite!

  gegeben:

  y = 1,6m

  vx = 50 m/s

  a = 9,81 m/s^2

  gesucht:

  y = 1/2*a*x^2/y^2

  <=> x = v*Wurzel aus 2*y/a

  x = 50 m/s* Wurzel aus 2*1,6m/9,81 m/s^2

  = 28,6m

  Flugdauer:

  x = vx*t <=> t = x/vx

  y = 1/2*a*t^2

  t = 0,56 s
• Mögliche Hypothesen:

  
• 1. Newtonische Axiom (Trägheit): Wirken auf einem Körper keine Kräfte, dann ändert sich die Bewegung (Geschwindigkeit) nicht. -> gleichförmige Bewegung
  2. Newtonische Axiom: Wirkt auf einen Körper eine konstante Kraft F, dann ist die Beschleunigung konstant. 1N ist die Kraft, die man benötigt, um einen Gegenstand m = 1kg in 1s auf 1 m/s zu beschleunigen.
  3. Newtonische Axiom (accio = reachio): Muskelkraft und Reibungskraft
• "Tauziehen"

  F1 = 400N und F2 = 400N

  Fges = 0N

  F1 = 400N und F2 = 200N

  Fges = 200N
• "Mai - Tour"

  m = 50kg

  Bestimme die Größe der Kraft FH!

  Berechne die Beschleunigung!

  cos(50Grad) = FH/Fges wird mit Fges multipliziert

  FH = Fges*cos(50Grad)

  = 800N*cos(50Grad)

  = 514,2N

  gegeben:

  m = 50kg

  F = 514,2N

  F = m*a wird durch m dividiert

  a = F/m = 514,2N/50kg = 10,28 m/s^2

  F = m*a
• F1 = 21kN

  F2 = 45kN

  Fges = 55kN

  70 Grad

  F = m*a

  gegeben:

  F = 55kN

  m = 62kg

  -> a = ?

  a = F/m

  = 55kN/62kg

  a = 55000N/62kg

  = 800 m/s^2