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  • Kräfte
  • SC
  • 07.03.2023
  • Naturwissenschaft
  • 9
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Hinweis zum Einsatz im Unterricht

Kräfte

Name:
Kräfte
16.05.2021

Kräf­te

1. Wie man Kräf­te er­kennt:



Kräf­te kön­nen wir nicht sehen, man er­kennt sie nur an ihrer Wir­kung:

Kräf­te kön­nen Kör­per ver­for­men oder deren Be­we­gungs­zu­stand än­dern.

2. Es gibt ver­schie­de­ne Kräf­te:



Wir un­ter­schei­den zwi­schen ver­schie­de­nen Kräf­ten, bei­spiels­wei­se:



▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright Schwer­kraft, Ge­wichts­kraft (Erde, Mond, Mars…)

▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright Ma­gnet­kraft, elek­tri­sche Kraft (Elek­tro­mo­tor…)

▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright Fe­der­kraft (Spi­ral­fe­der…)

▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright Flieh­kraft (Ho­nig­schleu­der…)

▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright Rei­bungs­kraft (Schleif­pa­pier, Fahr­bahn­be­schaf­fen­heit…)

▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright Auf­triebs­kraft (Schwim­men…)

F[N]=m[kg]⋅a[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=m[kg]\cdot a[m/s^{2}]
Kraft=Masse⋅Beschleunigung\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} Kraft=Masse\cdot Beschleunigung

Die Ein­heit der Kraft ist das Newton[N]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} Newton [N].



Die Kraft von 1 N be­schleu­nigt einen Kör­per mit der Masse von 1 kg in
1 Se­kun­de um 1 Meter/Se­kun­de.

​
​

F = Force (engl.) = Kraft

m = mass (engl.) = Masse

a = ac­ce­le­ra­ti­on (engl.) = Be­schleu­ni­gung

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3. Wie man Kräf­te misst:



Um Kräf­te zu mes­sen, ist es sinn­voll, eine der Wir­kun­gen einer Kraft her­an­zu­zie­hen:

Die Ver­for­mung von Kör­pern.

Der Kraft­mes­ser ent­hält eine Feder und eine in New­ton ge­eich­te Skala.



Damit kann die Ge­wichts­kraft, die auf einen Kör­per wirkt, ge­mes­sen wer­den.

Bei einem 1-​kg-Stück zeigt der Kraft­mes­ser 9,81 N an.

Feder

Hülse

Ein Kör­per mit der Masse 1 kg wird also von der Erde mit einer Kraft von 9,81 N (~ 10 N) an­ge­zo­gen.



Das er­gibt sich aus der Erd­be­schleu­ni­gung, die 9,81 m/s² be­trägt:

Skala

F[N]=1[kg]⋅9,81[m/s2]=\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=1[kg]\cdot 9{,}81[m/s^{2}] =
F=9,81N\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F = 9{,}81N

Masse

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Ein­fa­che Re­chen­bei­spie­le zur Kraft:

Schau dir zu­nächst die Bei­spiel­rech­nun­gen an und ver­su­che an­schlie­ßend, die zwei Re­chen­bei­spie­le ei­gen­stän­dig zu lösen!





Ge­trän­ke­kis­te:



In einer Kiste mit Li­mo­na­de sind 6 Fla­schen zu je einem Liter. Wie viel Kraft wird be­nö­tigt, um die Kiste hoch­zu­he­ben?





1. Schritt: For­mel.

F[N]=m[kg]⋅a[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=m[kg]\cdot a[m/s^{2}]



2. Schritt: In For­mel ein­set­zen und aus­rech­nen.

F[N]=6[kg]⋅9,81[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=6[kg]\cdot 9{,}81[m/s^{2}]



Lö­sung:

F=58,86N\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F = 58{,}86 N

Fah­ren einer Kurve:



Ein Au­to­fah­rer mit der Masse von 75 kg fährt mit einer Zen­tri­pe­tal­kraft von
225 N durch eine Rechts­kur­ve. Wie groß ist seine Be­schleu­ni­gung?



For­mel: F[N]=m[kg]⋅a[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=m[kg]\cdot a[m/s^{2}]



Schritt 1: For­mel um­for­men.

a[m/s2]=F[N]m[kg]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} a[m/s^{2}]=\frac{F[N]}{m[kg]}



Schritt 2: In For­mel ein­set­zen und aus­rech­nen.

a[m/s2]=225[N]75[kg]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} a[m/s^{2}]=\frac{225[N]}{75[kg]}



Lö­sung:

a=3m/s2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} a = 3 m/s²

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Bei­spiel 1:

Der Welt­re­kord im Ge­wicht­he­ben (Sto­ßen) der Män­ner liegt bei 264 kg. Wel­che Kraft war dafür nötig?
Lösung
For­mel: F[N]=m[kg]⋅a[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=m[kg]\cdot a[m/s^{2}]

Schritt 1: Ein­set­zen in For­mel.
F[N]=264[kg]⋅9,81[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=264[kg]\cdot 9{,}81[m/s^{2}]

Schritt 2: Aus­rech­nen.
F[N]=2.589,84[N]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=2.589{,}84 [N]

F = 2.589,84 N

Bei­spiel 2:

Die Welt­re­kord­hal­te­rin im Ge­wicht­he­ben (Sto­ßen) der Frau­en be­nö­tig­te für ihren Re­kord eine Kraft von 1.893,33 N. Wel­che Masse hatte das Ge­wicht?
Lösung
For­mel: F[N]=m[kg]⋅a[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} F [N]=m[kg]\cdot a[m/s^{2}]

Schritt 1: For­mel um­for­men.
m[kg]=F[N]a[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} m [kg]=\frac{F[N]}{a[m/s^{2}]}

Schritt 2: In For­mel ein­set­zen.
m[kg]=1.893,33[N]9,81[m/s2]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} m [kg]=\frac{1.893{,}33[N]}{9{,}81[m/s^{2}]}

Schritt 3: Aus­rech­nen.
m[kg]=193[kg]\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} m [kg]=193 [kg]

m = 193 kg
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Und jetzt du:

1
Er­gän­ze die Lü­cken im Merk­satz.

Kräf­te kön­nen Kör­per oder deren än­dern. Die Kräf­te selbst kön­nen wir aber nicht .

2
Womit mes­sen wir eine Kraft?

Wir ver­wen­den dafür einen .

3
Er­gän­ze die Lü­cken im Merk­satz.

Ein Kör­per mit der von 1 kg wird von der Erde mit einer Kraft von an­ge­zo­gen.

4
Wel­che Kräf­te haben wir ken­nen­ge­lernt?
Lösung
Schwer­kraft, Ge­wichts­kraft, Ma­gnet­kraft, elek­tri­sche Kraft, Fe­der­kraft, Flieh­kraft, Rei­bungs­kraft, Auf­triebs­kraft...
5
Wie lautet die allgemeine Formel für die Kraft?
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