• Kräfte
  • SC
  • 06.06.2021
  • Naturwissenschaft
  • 9
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Hinweis zum Einsatz im Unterricht

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{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \blacktriangleright Schwerkraft, Gewichtskraft (Erde, Mond, Mars…)
\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \blacktriangleright Magnetkraft, elektrische Kraft (Elektromotor…)
\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \blacktriangleright Federkraft (Spiralfeder…)
\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \blacktriangleright Fliehkraft (Honigschleuder…)
\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \blacktriangleright Reibungskraft (Schleifpapier, Fahrbahnbeschaffenheit…)
\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \blacktriangleright Auftriebskraft (Schwimmen…)

F[N]=m[kg]a[m/s2]\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} F [N]=m[kg]\cdot a[m/s^{2}]
Kraft=MassseBeschleunigung\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} Kraft=Massse\cdot Beschleunigung

Die Einheit der Kraft ist das Newton[N]\gdef\cloze#1{\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

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

Masse

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{\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{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} F [N]=6[kg]\cdot 9{,}81[m/s^{2}]


Lösung:
F=58,86N\gdef\cloze#1{\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{\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{\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{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} a[m/s^{2}]=\frac{225[N]}{75[kg]}

Lösung:
a=3m/s²\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} a = 3 m/s²

Beispiel 1:

Der Weltrekord im Gewichtheben (Stoßen) der Männer liegt bei 264 kg. Welche Kraft war dafür nötig?
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?

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?
5
Wie lautet die allgemeine Formel für die Kraft?
  • F[kg]=m[N]a[m/s2]\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} F [kg]=m[N]\cdot a[m/s^{2}]
  • m[kg]=F[N]a[m/s2]\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} m [kg]=F[N]\cdot a[m/s^{2}]
  • F[N]=m[kg]a[m/s2]\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} F [N]=m[kg]\cdot a[m/s^{2}]
  • F[N]=m[kg]a[m/s]\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} F [N]=m[kg]\cdot a[m/s]