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Aufgabe

Argumentieren zu Masse, Volumen und Dichte

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

a)

Erläutere, warum die Aussage: "Blei ist schwerer als Schaumgummi" physikalisch nicht haltbar ist. Überlege dir dazu ein Gegenbeispiel!

b)

Bei homogenen Körpern ist auch der Quotient \(\frac{V}{m}\) eine Konstante. Erläutere, warum man wohl die Dichte nicht als Quotient aus Volumen durch Masse, sondern aus Masse durch Volumen definiert.

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a)
Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Schaumstoff und Blei auf der Waage

Man kann z.B. auf eine Balkenwaage einen größeren Schaumgummiwürfel auf die linke und einen kleinen Bleiwürfel auf die rechte Waagschale legen. Bei geeigneter Dimensionierung neigt sich die Waage auf die Seite des Schaumgummiwürfels.

b)
Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Gas bei unterschiedlichen Volumina

In den Behältern befinden sich jeweils gleich viele Gasteilchen, d.h. die Masse des Gases ist in allen drei Behältern gleich.

Das Gasvolumen ist im rechten Behälter am kleinsten, also ist die Gasdichte in diesem Behälter am größten.

Mit einem großen Wert für die Dichte verbinden wir einen Körper, der eine große Masse bei kleinem Volumen besitzt. Würde man die Dichte als den Quotienten \(\frac{V}{m}\) festlegen, so wäre der Wert für die Dichte bei dem soeben beschriebenen Körper besonders klein.

Fazit: Grundsätzlich kann man Größen wie die Dichte beliebig festlegen. Es empfiehlt sich eine intuitiv zugängliche Größe zu definieren.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Masse, Volumen und Dichte