Physik Übungsblatt Klasse 8: Mechanik - Körper in Bewegung PDF

Übungsblatt Physik: Mechanik – Körper in Bewegung Klasse 8, Hauptthema: Mechanik 1. Bewegungen beschreiben: Zeitspanne und Strecke 1.1 Ein Auto fährt mit einer konstanten Geschwindigkeit von 60 km/h. Wie lange benötigt es, um eine Strecke von 120 km zurückzulegen? 1.2 Ein Radfahrer fährt mit einer...

Übungsblatt Physik: Mechanik – Körper in Bewegung Klasse 8, Hauptthema: Mechanik 1. Bewegungen beschreiben: Zeitspanne und Strecke 1.1 Ein Auto fährt mit einer konstanten Geschwindigkeit von 60 km/h. Wie lange benötigt es, um eine Strecke von 120 km zurückzulegen? 1.2 Ein Radfahrer fährt mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h. Wie weit kommt er in 45 Minuten? 1.3 Ein Wanderer geht 5 Stunden lang mit einer konstanten Geschwindigkeit von 4 km/h. Berechne die zurückgelegte Strecke. 2. Richtung von Geschwindigkeit: Pfeile bei Punktspuren 2.1 Zeichne die Punktspur eines Autos, das beschleunigt, und kennzeichne die Richtung der Geschwindigkeitspfeile. 2.2 Stelle die Punktspur eines fahrenden Autos dar, das mit konstanter Geschwindigkeit fährt. Zeichne die Geschwindigkeitspfeile ein. 2.3 Skizziere die Punktspur eines Objekts, das abbremst. Ergänze auch hier die Pfeile der Geschwindigkeit. 3. Wie kann man verschiedene Bewegungen unterscheiden? 3.1 Beschreibe den Unterschied zwischen einer gleichförmigen Bewegung und einer beschleunigten Bewegung. 3.2 Nenne zwei Beispiele aus dem Alltag für eine gleichförmige Bewegung und eine beschleunigte Bewegung. 3.3 Ein Zug beschleunigt auf einem Abschnitt und fährt dann konstant weiter. Zeichne die beiden Bewegungsarten in einem s-t-Diagramm. 4. Bewegung in s-t-Diagrammen darstellen und messen 4.1 Zeichne ein s-t-Diagramm für ein Auto, das 10 Sekunden lang konstant mit 30 m/s fährt. 4.2 In einem s-t-Diagramm verläuft die Kurve steil nach oben. Was bedeutet das für die Geschwindigkeit des Objekts? 4.3 Analysiere folgendes s-t-Diagramm: Phase 1: 0-5 Sekunden, konstante Geschwindigkeit von 10 m/s Phase 2: 5-10 Sekunden, Stillstand Phase 3: 10-15 Sekunden, Rückfahrt mit -5 m/s 5. Bewegung und Antrieb, Trägheit 5.1 Erkläre anhand eines Beispiels, warum ein Passagier im Bus nach vorne kippt, wenn der Bus plötzlich bremst. 5.2 Warum ist es schwer, einen großen Stein in Bewegung zu setzen, aber leicht, ihn weiterzurollen? 5.3 Ein Auto kommt plötzlich an einer roten Ampel zum Stehen. Was passiert mit den Insassen, wenn sie nicht angeschnallt sind? Begründe deine Antwort physikalisch. 6. Impuls und Fortbewegung 6.1 Berechne den Impuls eines Autos mit einer Masse von 1.000 kg, das mit 20 m/s fährt. 6.2 Ein Ball mit einer Masse von 0,5 kg wird mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s geworfen. Wie groß ist der Impuls? 6.3 Warum sind schwere Objekte schwieriger zu stoppen als leichte? Beziehe dich auf den Impuls. Lösungsblatt zu den Aufgaben 1. Bewegungen beschreiben: Zeitspanne und Strecke 1.1 Zeit = Strecke / Geschwindigkeit = 120 km / 60 km/h = 2 Stunden. 1.2 Strecke = Geschwindigkeit × Zeit = 20 km/h × 0,75 h = 15 km. 1.3 Strecke = Geschwindigkeit × Zeit = 4 km/h × 5 h = 20 km. 2. Richtung von Geschwindigkeit: Pfeile bei Punktspuren 2.1 Die Abstände zwischen den Punkten werden immer größer; Pfeile werden länger. 2.2 Die Abstände zwischen den Punkten sind gleich groß; Pfeile sind gleich lang. 2.3 Die Abstände zwischen den Punkten werden kleiner; Pfeile werden kürzer. 3. Wie kann man verschiedene Bewegungen unterscheiden? 3.1 Gleichförmig: konstante Geschwindigkeit; beschleunigt: Geschwindigkeit nimmt zu. 3.2 Gleichförmig: Fahrstuhl, Rolltreppe; beschleunigt: Auto beim Anfahren, fallender Apfel. 3.3 s-t-Diagramm: Gerade für konstante Bewegung, steigend für Beschleunigung. 4. Bewegung in s-t-Diagrammen darstellen und messen 4.1 Konstante Geschwindigkeit: Gerade mit Steigung, s = v × t. 4.2 Steile Kurve: hohe Geschwindigkeit. 4.3 Analyse: konstante Geschwindigkeit (Phase 1), Stillstand (Phase 2), negative Geschwindigkeit (Phase 3). 5. Bewegung und Antrieb, Trägheit 5.1 Passagier will in Bewegung bleiben (Trägheit). 5.2 Große Masse erfordert größere Kraft, Trägheit. 5.3 Insassen bewegen sich weiter (Trägheit), Verletzungsgefahr ohne Anschnallgurt. 6. Impuls und Fortbewegung 6.1 Impuls = Masse × Geschwindigkeit = 1.000 kg × 20 m/s = 20.000 kg·m/s. 6.2 Impuls = Masse × Geschwindigkeit = 0,5 kg × 10 m/s = 5 kg·m/s. 6.3 Größere Masse → größerer Impuls → schwerer zu stoppen. Übungsblatt Physik: Mechanik – Körper in Bewegung (Zusatzaufgaben) Klasse 8, Hauptthema: Mechanik 1. Bewegungen beschreiben: Zeitspanne und Strecke 1.1 Ein Zug fährt mit einer Geschwindigkeit von 90 km/h. Wie lange braucht er für eine Strecke von 270 km? 1.2 Ein Auto fährt 1,5 Stunden lang mit einer konstanten Geschwindigkeit von 80 km/h. Wie weit kommt es? 1.3 Ein Radfahrer legt in 30 Minuten eine Strecke von 12 km zurück. Berechne seine Durchschnittsgeschwindigkeit in km/h. 2. Richtung von Geschwindigkeit: Pfeile bei Punktspuren 2.1 Zeichne die Punktspur eines Objekts, das zuerst beschleunigt und danach konstant weiterfährt. Markiere die Geschwindigkeitspfeile. 2.2 Skizziere die Punktspur eines springenden Balls, der wiederholt auf den Boden trifft. Ergänze die Geschwindigkeitspfeile. 2.3 Zeichne die Punktspur eines Autos, das rückwärts fährt und dabei abbremst. Ergänze die Geschwindigkeitspfeile. 3. Wie kann man verschiedene Bewegungen unterscheiden? 3.1 Beschreibe den Unterschied zwischen einer gleichmäßigen und einer ungleichmäßigen Bewegung. 3.2 Ein Auto fährt 5 Sekunden lang mit 10 m/s, dann beschleunigt es auf 20 m/s in weiteren 5 Sekunden. Zeichne ein v-t-Diagramm. 3.3 Wie unterscheidet sich eine Kreisbewegung von einer geradlinigen Bewegung? Nenne ein Beispiel für jede Art der Bewegung. 4. Bewegung in s-t-Diagrammen darstellen und messen 4.1 Zeichne ein s-t-Diagramm für ein Objekt, das: in den ersten 5 Sekunden mit 5 m/s fährt, dann 5 Sekunden steht, und anschließend 5 Sekunden mit 10 m/s fährt. 4.2 Was bedeutet eine horizontale Linie in einem s-t-Diagramm? 4.3 Analysiere folgendes s-t-Diagramm: Abschnitt 1: Gerade mit positiver Steigung, Abschnitt 2: Horizontale Linie, Abschnitt 3: Gerade mit negativer Steigung. 5. Bewegung und Antrieb, Trägheit 5.1 Warum rutscht ein Glas Wasser auf einem Tisch, wenn der Tisch plötzlich bewegt wird? 5.2 Erkläre, warum ein Skateboarder anhalten kann, wenn er abspringt, das Skateboard jedoch weiterrollt. 5.3 Ein Karton liegt auf der Ladefläche eines LKW. Der LKW beschleunigt plötzlich. Was passiert mit dem Karton, und warum? 6. Impuls und Fortbewegung 6.1 Ein Fußball (Masse: 0,4 kg) wird mit einer Geschwindigkeit von 15 m/s geschossen. Berechne seinen Impuls. 6.2 Ein LKW (Masse: 5.000 kg) fährt mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s. Wie groß ist sein Impuls? 6.3 Ein Fahrrad (Masse: 12 kg) fährt mit 8 m/s. Wie groß ist sein Impuls? Vergleiche ihn mit dem Impuls des Fußballs aus Aufgabe 6.1. Lösungsblatt zu den Zusatzaufgaben 1. Bewegungen beschreiben: Zeitspanne und Strecke 1.1 Zeit = Strecke / Geschwindigkeit = 270 km / 90 km/h = 3 Stunden. 1.2 Strecke = Geschwindigkeit × Zeit = 80 km/h × 1,5 h = 120 km. 1.3 Geschwindigkeit = Strecke / Zeit = 12 km / 0,5 h = 24 km/h. 2. Richtung von Geschwindigkeit: Pfeile bei Punktspuren 2.1 Punktabstände zuerst kleiner, dann konstant; Pfeile zuerst kürzer, dann gleich lang. 2.2 Punktspur zeigt abwechselnd steigende und fallende Abstände; Geschwindigkeitspfeile wechseln Richtung. 2.3 Punktabstände werden kleiner; Pfeile sind in die rückwärtige Richtung eingezeichnet und werden kürzer. 3. Wie kann man verschiedene Bewegungen unterscheiden? 3.1 Gleichmäßige Bewegung: konstante Geschwindigkeit; ungleichmäßige Bewegung: Geschwindigkeit ändert sich. 3.2 v-t-Diagramm: Horizontale Linie bei 10 m/s (0-5 s), ansteigende Linie (5-10 s). 3.3 Kreisbewegung: Richtungsänderung (z. B. Karussell), geradlinig: konstante Richtung (z. B. Zugfahrt). 4. Bewegung in s-t-Diagrammen darstellen und messen 4.1 Abschnitte: Steigende Gerade (0-5 s), horizontale Linie (5-10 s), steilere Gerade (10-15 s). 4.2 Horizontale Linie: Objekt steht still. 4.3 Analyse: Abschnitt 1 – beschleunigte Bewegung; Abschnitt 2 – Stillstand; Abschnitt 3 – Rückwärtsbewegung. 5. Bewegung und Antrieb, Trägheit 5.1 Glas bleibt durch Trägheit in Ruhe, während der Tisch bewegt wird. 5.2 Skateboard bewegt sich weiter, da es keine äußere Kraft stoppt (Trägheit). 5.3 Karton bleibt zunächst in Ruhe (Trägheit) und rutscht nach hinten. 6. Impuls und Fortbewegung 6.1 Impuls = Masse × Geschwindigkeit = 0,4 kg × 15 m/s = 6 kg·m/s. 6.2 Impuls = Masse × Geschwindigkeit = 5.000 kg × 10 m/s = 50.000 kg·m/s. 6.3 Impuls = Masse × Geschwindigkeit = 12 kg × 8 m/s = 96 kg·m/s. Der Impuls des Fahrrads ist größer (96 kg·m/s) als der des Fußballs (6 kg·m/s).