Mechanik - Kraft, Arbeit, Energie und Leistung, Physikübungen

Zusammenhänge zwischen Kraft, Energie, Arbeit und Leistung in Formeln und Einheiten, Verwendung von Fachsprache und Abgrenzung zur Alltagssprache - Lehrplan - 66 Aufgaben in 7 Levels

Hilfe
  • Hilfe zur Aufgabe
    Denk an das englische Wort für Kraft.
  • force
  • Stoff zum Level

    Kraft

    Beschreibung: Wirkt von einem Körper auf einen anderen. Kann den Körper z.B. beschleunigen oder verformen.
    Ist das Produkt aus Masse \(m\) und Beschleunigung \(a\).
    Formelzeichen:  \(F\)   ("force")
    Formel: \(\colorbox{#E8EFF5}{\(F=m\cdot a\)}\)   (Betrag der Kraft)
    Basiseinheit: Newton
    \(\mathrm{kg\cdot\dfrac{m}{s^2}=N}\)


    Arbeit

    Beschreibung: Arbeit wird verrichtet, wenn sich die Energie durch Wirkung einer Kraft verändert.
    Ist das Produkt aus Kraft \(F\) und Strecke \(\Delta s\).
    Formelzeichen:  \(W\)   ("work")
    Formel: \(\colorbox{#E8EFF5}{\(W=F\cdot \Delta s\)}\)
    Basiseinheit: Joule
    \(\mathrm{kg\cdot \dfrac{m}{s^2}\cdot m=Nm=J}\)


    Energie

    Beschreibung: Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. "Gespeicherte" Arbeit.
    Energieunterschied \(\Delta E\) ist gleich Arbeit \(W\).
    Formelzeichen:  \(E\)   ("energy")
    Formel: \(\colorbox{#E8EFF5}{\(\Delta E=W\)}\)
    Basiseinheit: Joule
    \(\mathrm{kg\cdot \dfrac{m}{s^2}\cdot m=Nm=J}\)


    Leistung

    Beschreibung: Verrichtete Arbeit pro Zeit.
    Ist der Quotient aus Arbeit \(W\) und Zeitspanne \(\Delta t\).
    Formelzeichen:  \(P\)   ("power")
    Formel: \(\colorbox{#E8EFF5}{\(P=\dfrac{W}{\Delta t}\)}\)
    Basiseinheit: Watt
    \(\mathrm{\dfrac{J}{s}=W}\)

  • Gesamtstoff zum Thema
  • Aufgabenbereich und Bedienung

Aufgabe

Aufgabe 1 von 9 in Level 1
  • Ordne richtig zu.
  • Kein Textfeld ausgewählt! Bitte in das Textfeld klicken, in das die Zeichen eingegeben werden sollen.

    • Physikalische Größe: Kraft
    Formelzeichen:

Hilfe
Notizen
Zeichen
Lösung
  • Achtung
    Du hast noch keinen eigenen Lösungsversuch gestartet. Sobald du auf »Lösung anzeigen« klickst, gilt die Aufgabe als nicht gelöst und die Bewertung deiner Leistung für diesen Level verschlechtert sich. Tipp: Sieh dir vor dem Anzeigen der Lösung die Hilfe zu dieser Aufgabe an.
Stoff zum Thema

Kraft

Beschreibung: Wirkt von einem Körper auf einen anderen. Kann den Körper z.B. beschleunigen oder verformen.
Ist das Produkt aus Masse \(m\) und Beschleunigung \(a\).
Formelzeichen:  \(F\)   ("force")
Formel: \(\colorbox{#E8EFF5}{\(F=m\cdot a\)}\)   (Betrag der Kraft)
Basiseinheit: Newton
\(\mathrm{kg\cdot\dfrac{m}{s^2}=N}\)


Arbeit

Beschreibung: Arbeit wird verrichtet, wenn sich die Energie durch Wirkung einer Kraft verändert.
Ist das Produkt aus Kraft \(F\) und Strecke \(\Delta s\).
Formelzeichen:  \(W\)   ("work")
Formel: \(\colorbox{#E8EFF5}{\(W=F\cdot \Delta s\)}\)
Basiseinheit: Joule
\(\mathrm{kg\cdot \dfrac{m}{s^2}\cdot m=Nm=J}\)


Energie

Beschreibung: Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. "Gespeicherte" Arbeit.
Energieunterschied \(\Delta E\) ist gleich Arbeit \(W\).
Formelzeichen:  \(E\)   ("energy")
Formel: \(\colorbox{#E8EFF5}{\(\Delta E=W\)}\)
Basiseinheit: Joule
\(\mathrm{kg\cdot \dfrac{m}{s^2}\cdot m=Nm=J}\)


Leistung

Beschreibung: Verrichtete Arbeit pro Zeit.
Ist der Quotient aus Arbeit \(W\) und Zeitspanne \(\Delta t\).
Formelzeichen:  \(P\)   ("power")
Formel: \(\colorbox{#E8EFF5}{\(P=\dfrac{W}{\Delta t}\)}\)
Basiseinheit: Watt
\(\mathrm{\dfrac{J}{s}=W}\)

Beispiel 1
„Der Motor hat ganz schön viel Kraft, fast \(110\ \mathrm{kW}\)“ staunt Jakob. Adrian rollt mit den Augen und entgegnet ihm: „Du meinst wohl , denn dazu passt die Einheit Kilowatt.“
Beispiel 2
Erkläre in ganzen Sätzen, was der fett markierte Begriff in der beschriebenen Alltagssituation bedeutet. Erkläre danach in Fachsprache, was er in der Physik bedeutet.

Sophia erzählt ihrer Freundin: „Heute hat mich meine Chefin endlich mal gelobt! Das hat mir richtig Energie gegeben weiterzumachen!“
Beispiel 3
Bei der Lösung der Aufgabe ist dem Schüler ein Fehler passiert. Wähle die erste falsche Zeile aus.

Aufgabe:
Leite die Basiseinheit der Gewichtskraft \(F_G\) von ihrer Formel ab:
\(F_G=m\cdot g\)

Schülerlösung:
▇\(~m\) ist die Masse
▇  und hat die Basiseinheit Kilogramm \(\mathrm{kg}.\)
▇\(~g\) ist die Geschwindigkeit
▇  und hat die Basiseinheit "Meter pro Sekunde" \(\mathrm{\dfrac{m}{s}}.\)
▇  Multipliziert man die Einheiten wie in der Formel erhält man:
▇\(~\mathrm{kg\cdot \dfrac{m}{s}}\)
▇\(~=\mathrm{\dfrac{kg \cdot m}{s}}\)
▇\(~=\mathrm{Ns}\)
▇  Die Basiseinheit lautet daher Newtonsekunden.
Beispiel 4
Leite die Basiseinheit von der Formel ab.

Formel für die Höhenenergie:
\(E_H=m\cdot g\cdot h\)