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Mechanik
Folien zur Unterrichtsreihe “Mechanik” in Klasse 9
Klassen 9b und 9d
Lehrer: Herr Lingen
Schuljahr 2008/09, 1. Halbjahr
Gymnasium Haus Overbach, Jülich
GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – BarmenPhysik Klasse 9: Mechanik
Messen
Messen heißt Vergleichen mit einer vereinbarten Einheit.
Physikalische Größen
Physikalische Größen erfassen messbare Eigenschaften von Gegenständen und Vorgängen.
Physikalische Größe = Zahlenwert * Einheit z.B. Zeit = 4 Minuten
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Die physikalische Größe Zeit
Die Größe Zeit wird mit dem Symbol t bezeichnet.
Die Einheit der Zeit ist die Sekunde. Definition (gültig bis 1956)
1 Sekunde ist der 86400 ste Teil des mittlerenSonnentages.
Definition (gültig von 1956 bis 1967)1 Sekunde ist der 31556925,974-te Teil des tropischen Jahres
von 1900 mit Beginn am 1.1.1900 12 h.
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Die physikalische Größe Zeit
Definition (gültig seit 1967)1 Sekunde ist die Zeit von 9192631770 Periodendauern der Cs-
Strahlung für F4 > F3 Übergang des s 1/2 – Zustandes (m=0)
Internationale Atomzeit: Mittelwert der Anzeige von 200 Atomuhren in ca. 50 metrologischen Staatsinstituten (Gruppen-Normal)
Größere Zeiteinheiten: 1min, 1h, 1d, 1a
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Die physikalische Größe Länge
Die Größe Länge wird abgekürzt mit dem Buchstaben s
bezeichnet.
Die für die Längenmessung festgesetzte Einheit ist
1 Meter.
1 Meter ist der Abstand zwischen zwei Markierungen auf
dem in Paris aufbewahrten Urmeter.
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Das Urmeter
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Messgeräte für Längenmessung
• Maßband, • Messlatte, „Zoll“-stock, • Schublehre: Der Nonius ist ein Hilfsmaßstab zum ablesen von
Zehnteln des Hauptmaßstabs. Er hat 10 Einheiten, die zusammen so lang sind wie 9 Einheiten des Hauptmaßstabes.
• Mikrometerschraube, • Laser, • Triangulation: Landesvermessung, kl. astronomische Distanzen • Mikroskop: Die Auflösung ist durch die Wellenlänge des benutzten
Lichts (z.B. grün: 500 nm) begrenzt. z.B. Haarmessung• Laufzeitmessungen (z.B. beim Echolot)
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Die physikalische Größe Geschwindigkeit
Die physikalische Größe Geschwindigkeit wird mit dem Buchstaben v bezeichnet.
Weg Geschwindigkeit = -----------------
Zeit
s v = ---------------
t
Einheit: [v] = 1 m/s oder 1 km/h
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Die physikalische Größe Fläche
Die Größe Fläche wird mit dem Buchstaben A bezeichnet..
Die Einheit der Fläche ist das Quadratmeter.
1 Quadratmeter (1m²) ist die Fläche eines Quadrates, dessen Seiten 1m lang sind.
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Einheit Quadratmeter – Dezimale Unterteilungen
1m² = 100dm² = 10000 cm²
1dm² = 0,01 m²
1 cm² = 0,0001 m²
1 mm² = 0,000001 m²
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Die physikalische Größe Volumen
Die Größe Volumen wird mit dem Buchstaben V abgekürzt.
Die Einheit des Volumens ist das Kubikmeter.
1 Kubikmeter (1m³) ist das Volumen eines Würfels,
dessen Kantenlänge 1m beträgt.
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Einheit Kubikmeter– Dezimale Unterteilungen
1 m³ = 1000 dm³ = 10 3 dm³ 1 dm³ = 1000 cm³ = 10 3 cm³1 cm³ = 1000 mm³ = 10³ mm³
1 dm³= 0,001 m³ = 10 -³ m³ (1dm³ = 1l); 1 cm³ = 0,001 dm³ = 10 –3 dm³1 mm³ = 0,001 cm³ = 10 –3 cm³
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Volumenbestimmung
1. Berechnung (bei regelmäßigen Körpern)
2. Wasserverdrängung im Messzylinder
3. Überlaufgefäß mit Messzylinder
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Die physikalische Größe Kraft F
Kräfte unterscheiden sich durch:1. die Richtung2. den Angriffspunkt3. den BetragKräfte können verschiedene Wirkungen haben:a) Eine Kraft kann einen Körper verformen.b) Eine Kraft kann den Bewegungszustand eines
Körpers ändern.
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Einheit der Kraft
Man misst die Kraft in der Einheit „Newton“ (N).
Frühere Definition:
Die Kraft 1N ist die Gewichtskraft, die ein Körper der Masse
m= 0,102 kg am Normort (Sèvres bei Paris) erfährt.
Heutige Definition:
Die Kraft von 1 N liegt vor, wenn sie einen reibungsfrei beweglichen Körper der Masse 1 kg in 1 s aus der Ruhe auf eine Geschwindigkeit von
1 m/s beschleunigt.
MessungMan bestimmt Kräfte mit Hilfe von Schraubenfedern.
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Die physikalische Größe Kraft F
Kräfte unterscheiden sich durch:1. die Richtung2. den Angriffspunkt3. den BetragKräfte können verschiedene Wirkungen haben:a) Eine Kraft kann einen Körper verformen.b) Eine Kraft kann den Bewegungszustand eines
Körpers ändern.
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Verlängerung einer Schraubenfeder bzw. eines Gummibandes
Versuche heraus zu finden, wie die Kraft F, die an einer Schraubenfeder (bzw. an einem Gummiband) angreift und die Verlängerung s der Feder (bzw. des Gummibandes) zusammenhängen.
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Verlängerung einer Schraubenfeder bzw. eines Gummibandes
MesstabellenFeder 1: Kraft Verlängerung Kraft /
in cN in cm Verlängerung in cN/cm
------------------------------------------------------ 50 2100 3,9150 6,1200 8250 9,8
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Verlängerung einer Schraubenfeder bzw. eines Gummibandes
Graphische Darstellung
Feder 1: s
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F
Die physikalische Größe Masse
Die Masse ist eine Eigenschaft, die jeder Körper hat. Sie ist unabhängig vom Ort. Die Masse ist Ursache der gegenseitigen Anziehung von Körpern.
Die Einheit der Masse ist das Kilogramm.
Einheit: 1 kg ist die Masse des in Sèvres bei Paris aufbewahrten Urkilogramms.
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Das Urkilogramm
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Die physikalische Größe Dichte
Die Dichte ist eine Eigenschaft, die jeder Körper hat. Die Dichte setzt sich zusammen aus der physikalischen Größe Volumen und der Masse. Dichte: O =
Die Einheit der Dichte ist meist: 1kg/m³ oder 1g/cm³. z.B.: Wenn die Masse m=11,6g und das Volumen V=6,3cm³ ist, so
ist die Dichte: 1,8g/cm³Die Dichte kann sich aufgrund der Temperatur ändern, obwohl die
Masse immer konstant ist, aber das Volumen sich ändern kann. (Autor: Ralf)
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mV
Die physikalische Größe Dichte
Jeder Körper hat unabhängig von seiner Größe eine andere Dichte.Um die Dichte zu errechnen, braucht man 2 Werte:• V für das Volumen• m für die Masse• Dabei muss man beachten, dass sich die beiden Einheiten gleich verhalten
(g & ml, kg & l, usw.)
Die Dichte selbst wird in O(Roh) angegeben und ausm berechnet. Also gilt: O = mV V
© by OL!v€R
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Die physikalische Größe Dichte
Die Dichte ist eine Eigenschaft, die jeder Körper hat, sie ist von Stoff zu Stoff unterschiedlich.
Sie wird abgekürzt in Q (Roh). Für Körper aus einem gleichen Stoff ist die Masse m proportional zum Volumen V. Q=m/v
Die Dichte ändert sich mit der Temperatur.Übliche Einheiten sind: 1kg/m³ oder 1g/cm³ = 1000kg/m³
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Die physikalische Größe Druck
Diephysikalische Größe Druck p ist definiert als Quotient aus der Kraft F, die auf eine Fläche wirkt, durch den Betrag dieser Fläche A.
p = F / A
Die Einheit ist: 1 N/m 2 oder 1 Pa (Pascal)
1 N/m 2 = 1 Pa
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Kolbendruck und hydrostatischer Druck
Man unterscheidet Kolbendruck von hydrostatischem Druck (Schweredruck).
Beispiel für Kolbendruck: Wasser in einer Spritze, auf die eine Kraft einwirkt.
Beispiel für hydrostatischen Druck: Schweredruck des Wassers in einem Becken.
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