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Reibungskräfte beim Hundeschlitten
Ein Hundeschlitten hat eine Masse von \(20\,{\rm{kg}}\). Der Haftreibungskoeffizient des Kufenmaterials auf Schnee beträgt \(0{,}10\), der…
Zur AufgabeEin Hundeschlitten hat eine Masse von \(20\,{\rm{kg}}\). Der Haftreibungskoeffizient des Kufenmaterials auf Schnee beträgt \(0{,}10\), der…
Zur AufgabeTrambahnunfall
Eine Trambahn muss aus \({36{,}0\,\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}}\) plötzlich bremsen und kommt nach \({20\,{\rm{m}}}\) zum Stillstand. …
Zur AufgabeEine Trambahn muss aus \({36{,}0\,\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}}\) plötzlich bremsen und kommt nach \({20\,{\rm{m}}}\) zum Stillstand. …
Zur AufgabeAlkohol und Wasser im Thermometer
Beschreibe die Beobachtungen des dargestellten Versuchs. Skizziere das Temperatur-Volumendiagramm, das sich daraus für Wasser im gezeigten Bereich…
Zur AufgabeBeschreibe die Beobachtungen des dargestellten Versuchs. Skizziere das Temperatur-Volumendiagramm, das sich daraus für Wasser im gezeigten Bereich…
Zur AufgabeEnergieträger Wasserstoff
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Wasserstoff und Benzin - ein Vergleich Wasserstoff ist keine primäre Energiequelle wie Erdöl, Biomasse…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Wasserstoff und Benzin - ein Vergleich Wasserstoff ist keine primäre Energiequelle wie Erdöl, Biomasse…
Zur AufgabeEnergiebetrachtung bei einer Achterbahn
YanCoasterman, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons Abb. 1 Holzachterbahn "Colossos" im Heide-Park Soltau „Colossos“, die höchste…
Zur AufgabeYanCoasterman, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons Abb. 1 Holzachterbahn "Colossos" im Heide-Park Soltau „Colossos“, die höchste…
Zur AufgabeFreihandversuch zur spezifischen Verdampfungswärme
Ein Reagenzglas, das mit einigen cm3 Wasser gefüllt ist, wird in die Flamme eines mit konstanter Wärmeleistung arbeitenden Bunsenbrenners gehalten.…
Zur AufgabeEin Reagenzglas, das mit einigen cm3 Wasser gefüllt ist, wird in die Flamme eines mit konstanter Wärmeleistung arbeitenden Bunsenbrenners gehalten.…
Zur AufgabePendel oder schiefe Ebene
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Kugel A, B und C Hinweis: Die Idee zu dieser Aufgabe stammt von Toni Thanner, Weilheim Drei Kugeln A, B…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Kugel A, B und C Hinweis: Die Idee zu dieser Aufgabe stammt von Toni Thanner, Weilheim Drei Kugeln A, B…
Zur AufgabeSchusshöhe mit Pfeil und Bogen
AnnaliseArt via pixabay Abb. 1 Schützin Schätze physikalisch (durch Annahme vernünftiger Daten) eine obere Grenze für die Schusshöhe…
Zur AufgabeAnnaliseArt via pixabay Abb. 1 Schützin Schätze physikalisch (durch Annahme vernünftiger Daten) eine obere Grenze für die Schusshöhe…
Zur AufgabeMastbefestigung
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Horizontale Kraft Ein Mast wird durch zwei Spannseile gehalten. Im Punkt A wirkt im horizontalen Seil die…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Horizontale Kraft Ein Mast wird durch zwei Spannseile gehalten. Im Punkt A wirkt im horizontalen Seil die…
Zur AufgabeTürstreit
Hinweis: Diese Aufgabe wurde uns dankenswerterweise von Thomas Schulze zur Verfügung gestellt. …
Zur AufgabeHinweis: Diese Aufgabe wurde uns dankenswerterweise von Thomas Schulze zur Verfügung gestellt. …
Zur AufgabeWasserräder
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Ausführung von Wasserrädern: das oberschlächtige und das unterschlächtige Wasserrad Zur Arbeit wurden…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Ausführung von Wasserrädern: das oberschlächtige und das unterschlächtige Wasserrad Zur Arbeit wurden…
Zur AufgabeNatureis-Bobbahn St.Moritz-Celerina
Adrian Michael, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons Abb. 1 Horse-Shoe-Kurve im Sommer Der OLYMPIA BOBRUN ST.MORITZ-CELERINA wurde 1904…
Zur AufgabeAdrian Michael, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons Abb. 1 Horse-Shoe-Kurve im Sommer Der OLYMPIA BOBRUN ST.MORITZ-CELERINA wurde 1904…
Zur AufgabeHalfpipe verjüngt
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 verjüngte Halfpipe Ein Freizeitpark stellt Skatern verschiedene Bahnen zur Verfügung. Die Läufer werden…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 verjüngte Halfpipe Ein Freizeitpark stellt Skatern verschiedene Bahnen zur Verfügung. Die Läufer werden…
Zur AufgabeKippschwingung beim Überlauf
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe Das Bild zeigt eine Anordnung, bei der die Wasseroberfläche eines Beckens mit Zu- und…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe Das Bild zeigt eine Anordnung, bei der die Wasseroberfläche eines Beckens mit Zu- und…
Zur AufgabeEine englische Aufgabe
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 A ball rolls off a cliff Hinweis: Die folgende Aufgabe "A ball rolls off of a cliff" stammt von…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 A ball rolls off a cliff Hinweis: Die folgende Aufgabe "A ball rolls off of a cliff" stammt von…
Zur AufgabeBestimmung des absoluten Nullpunktes
Joachim Herz Stiftung /Ingolf Sauer Abb. 1 Beobachtung des Versuches von Gay-Lussac, zur Bestimmung des absoluten Nullpunktes Beim…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung /Ingolf Sauer Abb. 1 Beobachtung des Versuches von Gay-Lussac, zur Bestimmung des absoluten Nullpunktes Beim…
Zur AufgabeBestimmung des Gleitreibungskoeffizienten
/* libgif.js */ /* Copyright (c) 2011 Shachaf Ben-Kiki */ /* Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this…
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Zur AufgabeDer Transistor-Effekt
- Wenn beim npn-Transistor die Basis genügend positiv gegenüber dem Emitter ist, kann ein Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke fließen (Transistor-Effekt).
- Mithilfe eines kleinen Basisstroms kann ein großer Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor gesteuert werden.
- Wenn beim npn-Transistor die Basis genügend positiv gegenüber dem Emitter ist, kann ein Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke fließen (Transistor-Effekt).
- Mithilfe eines kleinen Basisstroms kann ein großer Stromfluss zwischen Emitter und Kollektor gesteuert werden.
Änderung der inneren Energie
- Eine Änderung der inneren Energie \(\Delta E_{\rm i}\) kann durch Verrichtung von Arbeit an einem Körper oder durch Übertragung von Wärme auf einen Körper erfolgen.
- Die Änderung der innere Energie \(\Delta E_{\rm i}\) ist proportional zur Temperaturänderung \(\Delta \vartheta\) und zur Masse \(m\) .
- Mathematisch wird der Zusammenhang beschrieben durch \(\Delta E_{\rm i}= c \cdot m\cdot \Delta \vartheta\).
- Eine Änderung der inneren Energie \(\Delta E_{\rm i}\) kann durch Verrichtung von Arbeit an einem Körper oder durch Übertragung von Wärme auf einen Körper erfolgen.
- Die Änderung der innere Energie \(\Delta E_{\rm i}\) ist proportional zur Temperaturänderung \(\Delta \vartheta\) und zur Masse \(m\) .
- Mathematisch wird der Zusammenhang beschrieben durch \(\Delta E_{\rm i}= c \cdot m\cdot \Delta \vartheta\).
Teilchenmodell
- Alle Körper sind aus kleinen, sich ständig bewegenden Teilchen aufgebaut.
- Ein Körper hat unterschiedliche Eigeschaften, je nachdem ob er fest, flüssig oder gasförmig ist.
- Je mehr ein Stoff erwärmt wird, desto mehr bewegen sich die Teilchen des Stoffes.
- Alle Körper sind aus kleinen, sich ständig bewegenden Teilchen aufgebaut.
- Ein Körper hat unterschiedliche Eigeschaften, je nachdem ob er fest, flüssig oder gasförmig ist.
- Je mehr ein Stoff erwärmt wird, desto mehr bewegen sich die Teilchen des Stoffes.
Raketenphysik
- Der Antrieb von Raketen beruht auf dem Rückstoßprinzip beim Ausströmen des Treibstoffs aus der Rakete.
- Unter bestimmten Annahmen kann man die Geschwindigkeit und die Höhe der Rakete nach dem Ausströmen des gesamten Treibstoffs berechnen.
- Beide Größen sind unter anderem von der Ausströmgeschwindigkeit des Treibstoffs und dem Massenverhältnis von Rakete mit zu Rakete ohne Treibstoff abhängig.
- Der Antrieb von Raketen beruht auf dem Rückstoßprinzip beim Ausströmen des Treibstoffs aus der Rakete.
- Unter bestimmten Annahmen kann man die Geschwindigkeit und die Höhe der Rakete nach dem Ausströmen des gesamten Treibstoffs berechnen.
- Beide Größen sind unter anderem von der Ausströmgeschwindigkeit des Treibstoffs und dem Massenverhältnis von Rakete mit zu Rakete ohne Treibstoff abhängig.
Gravitationsfeld
- Im Raum um eine Masse herrscht ein Gravitationsfeld. Dieses Gravitationsfeld übertragt die Kraftwirkung dieser Masse auf andere Massen.
- Als Gravitationsfeldstärke definieren wir den Quotienten aus der Gravitationskraft \({\vec F_{\rm{G}}}\) auf einen Probekörper und der Masse \(m\) des Probekörpers: \(\vec g = \frac{{{{\vec F}_{\rm{G}}}}}{m}\).
- Der Betrag \(g\) der Gravitationsfeldstärke im Raum um eine punktförmige Masse ist proportional zu deren Masse \(M\) und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands \(r\) zur Masse \(M\) (radiales Gravitationsfeld): \(g = G \cdot \frac{M}{{{r^2}}}\) mit der Gravitationskonstante \(G = 6{,}673 \cdot {10^{ - 11}}\,\frac{{{{\rm{m}}^3}}}{{{\rm{kg}} \cdot {{\rm{s}}^2}}}\).
- Der Betrag \(g\) der Gravitationsfeldstärke an der Erdoberfläche ist konstant (homogenes Gravitationsfeld). Wir nutzen den Wert \(g = 9{,}81\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{kg}}}}\).
- Im Raum um eine Masse herrscht ein Gravitationsfeld. Dieses Gravitationsfeld übertragt die Kraftwirkung dieser Masse auf andere Massen.
- Als Gravitationsfeldstärke definieren wir den Quotienten aus der Gravitationskraft \({\vec F_{\rm{G}}}\) auf einen Probekörper und der Masse \(m\) des Probekörpers: \(\vec g = \frac{{{{\vec F}_{\rm{G}}}}}{m}\).
- Der Betrag \(g\) der Gravitationsfeldstärke im Raum um eine punktförmige Masse ist proportional zu deren Masse \(M\) und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands \(r\) zur Masse \(M\) (radiales Gravitationsfeld): \(g = G \cdot \frac{M}{{{r^2}}}\) mit der Gravitationskonstante \(G = 6{,}673 \cdot {10^{ - 11}}\,\frac{{{{\rm{m}}^3}}}{{{\rm{kg}} \cdot {{\rm{s}}^2}}}\).
- Der Betrag \(g\) der Gravitationsfeldstärke an der Erdoberfläche ist konstant (homogenes Gravitationsfeld). Wir nutzen den Wert \(g = 9{,}81\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{kg}}}}\).
Gleichgewicht von Kräften (Einführung)
- Zwei oder mehr Kräfte können sich unter bestimmten Bedingungen ausgleichen.
- Zwei Kräfte, die an einem Körper angreifen, sind im Kräftegleichgewicht, wenn sie den gleichen Betrag und die gleiche Wirkungslinie haben, aber in entgegengesetzte Richtungen wirken. Die resultierende Kraft ist dann null.
- Befindet sich ein Körper im Zustand der Ruhe (v=0) oder der gleichförmigen Bewegung (v=konstant), so ist die resultierende Kraft null.
- Zwei oder mehr Kräfte können sich unter bestimmten Bedingungen ausgleichen.
- Zwei Kräfte, die an einem Körper angreifen, sind im Kräftegleichgewicht, wenn sie den gleichen Betrag und die gleiche Wirkungslinie haben, aber in entgegengesetzte Richtungen wirken. Die resultierende Kraft ist dann null.
- Befindet sich ein Körper im Zustand der Ruhe (v=0) oder der gleichförmigen Bewegung (v=konstant), so ist die resultierende Kraft null.
Charakterisierung der gleichförmigen Kreisbewegung
- Ein Körper befindet sich in einer gleichförmigen Kreisbewegung, wenn er sich auf einer Kreisbahn mit konstantem Radius bewegt und auf seiner Bahn in gleich langen Zeitspannen gleich lange Strecken zurücklegt.
- Da sich aber die Bewegungsrichtung des Körpers ständig ändert, ist die gleichförmige Kreisbewegung - trotz ihres Namens - eine beschleunigte Bewegung.
- Ein Körper befindet sich in einer gleichförmigen Kreisbewegung, wenn er sich auf einer Kreisbahn mit konstantem Radius bewegt und auf seiner Bahn in gleich langen Zeitspannen gleich lange Strecken zurücklegt.
- Da sich aber die Bewegungsrichtung des Körpers ständig ändert, ist die gleichförmige Kreisbewegung - trotz ihres Namens - eine beschleunigte Bewegung.
Wirkungen von Kräften
- Nicht alles, was du im Alltag als Kraft bezeichnest, ist auch im physikalischen Sinne eine Kraft.
- Physikalische Kräfte erkennst du an drei Wirkungen: Änderung des Geschwindigkeitsbetrags (Erhöhung oder Verringerung), Ändern der Geschwindigkeitsrichtung und Änderung der Form (Verformung).
- Nicht alles, was du im Alltag als Kraft bezeichnest, ist auch im physikalischen Sinne eine Kraft.
- Physikalische Kräfte erkennst du an drei Wirkungen: Änderung des Geschwindigkeitsbetrags (Erhöhung oder Verringerung), Ändern der Geschwindigkeitsrichtung und Änderung der Form (Verformung).
Gewichtskraft
- Die Ursache der Gewichtskraft eines Körpers ist die Anziehung zwischen der Erde und dem Körper.
- Aufgrund seiner Gewichtskraft erfährt jeder Körper eine Beschleunigung in Richtung Erdboden, die sogenannte Fallbeschleunigung.
- Die Fallbeschleunigung hat auf der Erde den Wert \(g=9{,}81\,\rm{\frac{m}{s^2}}\), auf anderen Himmelskörpern andere Werte.
- Für die Gewichtskraft \(\vec F_{\rm{G}}\) gilt \(\vec{F}_{\rm{G}}=m\cdot g\).
- Die Ursache der Gewichtskraft eines Körpers ist die Anziehung zwischen der Erde und dem Körper.
- Aufgrund seiner Gewichtskraft erfährt jeder Körper eine Beschleunigung in Richtung Erdboden, die sogenannte Fallbeschleunigung.
- Die Fallbeschleunigung hat auf der Erde den Wert \(g=9{,}81\,\rm{\frac{m}{s^2}}\), auf anderen Himmelskörpern andere Werte.
- Für die Gewichtskraft \(\vec F_{\rm{G}}\) gilt \(\vec{F}_{\rm{G}}=m\cdot g\).
Goldene Regel der Mechanik
- Durch Einsatz eines Kraftwandlers muss man oft weniger Kraft aufbringen, diese aber dann entlang eines längeren Weges.
- Das Produkt aus Kraft (entlang des Weges) und Weg ändert sich nicht beim Einsatz eines Kraftwandlers.
- Physikalische Arbeit kann nicht "gespart" werden.
- Durch Einsatz eines Kraftwandlers muss man oft weniger Kraft aufbringen, diese aber dann entlang eines längeren Weges.
- Das Produkt aus Kraft (entlang des Weges) und Weg ändert sich nicht beim Einsatz eines Kraftwandlers.
- Physikalische Arbeit kann nicht "gespart" werden.
Volumen- und Längenänderung von Festkörpern
- Festkörper dehnen sich beim Erwärmen i.d.R. in alle Raumrichtung gleichmäßig aus.
- Bei Festkörpern gibt man oft den Längenausdehnungskoeffizienten \(\alpha\) an.
- Für die Längenänderung gilt \(\Delta l = \alpha \cdot {l_0} \cdot \Delta \vartheta\).
- Festkörper dehnen sich beim Erwärmen i.d.R. in alle Raumrichtung gleichmäßig aus.
- Bei Festkörpern gibt man oft den Längenausdehnungskoeffizienten \(\alpha\) an.
- Für die Längenänderung gilt \(\Delta l = \alpha \cdot {l_0} \cdot \Delta \vartheta\).
Auftriebskraft
- Auftriebskräfte wirken auf Körper, die ganz oder teilweise in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht sind.
- Der Betrag der Auftriebskraft ist \({F_{\rm{A}}} = {\rho _{{\rm{Medium}}}} \cdot {V_{\rm{K}}} \cdot g\) (Gesetz des Archimedes).
- Auftriebskräfte wirken auf Körper, die ganz oder teilweise in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht sind.
- Der Betrag der Auftriebskraft ist \({F_{\rm{A}}} = {\rho _{{\rm{Medium}}}} \cdot {V_{\rm{K}}} \cdot g\) (Gesetz des Archimedes).
Festlegung der Dichte
- Die Masse \({m}\) eines Materials und das Volumen \({V}\) des Materials sind proportional zueinander.
- Die Dichte \({\rho}\) ist der Quotient aus Masse und Volumen: \({\rho=\frac{m}{V} }\)
- Die Einheit der Dichte ist \({\left[ \rho \right] = 1\,\rm{\frac{{kg}}{{{m^3}}}}}\)
- Die Masse \({m}\) eines Materials und das Volumen \({V}\) des Materials sind proportional zueinander.
- Die Dichte \({\rho}\) ist der Quotient aus Masse und Volumen: \({\rho=\frac{m}{V} }\)
- Die Einheit der Dichte ist \({\left[ \rho \right] = 1\,\rm{\frac{{kg}}{{{m^3}}}}}\)