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 – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Messen Physikalische Größen 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 GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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 mittleren Sonnentages. 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. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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 GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Das Urmeter GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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) GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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 GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Einheit Quadratmeter – Dezimale Unterteilungen 1m² = 100dm² = 10000 cm² 1dm² = 0,01 m² 1 cm² = 0,0001 m² 1 mm² = 0,000001 m² GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Einheit Kubikmeter– Dezimale Unterteilungen 1 m³ = 1000 dm³ = 10 3 dm³ 1 dm³ = 1000 cm³ = 10 3 cm³ 1 cm³ = 1000 mm³ = 10³ mm³ 1 dm³= 0,001 m³ = 10 -³ m³ (1dm³ = 1l); 1 cm³ = 0,001 dm³ = 10 –3 dm³ 1 mm³ = 0,001 cm³ = 10 –3 cm³ GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Volumenbestimmung Berechnung (bei regelmäßigen Körpern) Wasserverdrängung im Messzylinder Überlaufgefäß mit Messzylinder GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Die physikalische Größe Kraft F Kräfte unterscheiden sich durch: die Richtung den Angriffspunkt den Betrag Kräfte können verschiedene Wirkungen haben: Eine Kraft kann einen Körper verformen. Eine Kraft kann den Bewegungszustand eines Körpers ändern. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Einheit der Kraft Messung 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. Messung Man bestimmt Kräfte mit Hilfe von Schraubenfedern. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Die physikalische Größe Kraft F Kräfte unterscheiden sich durch: die Richtung den Angriffspunkt den Betrag Kräfte können verschiedene Wirkungen haben: Eine Kraft kann einen Körper verformen. Eine Kraft kann den Bewegungszustand eines Körpers ändern. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Verlängerung einer Schraubenfeder bzw. eines Gummibandes Messtabellen Feder 1: Kraft Verlängerung Kraft / in cN in cm Verlängerung in cN/cm ------------------------------------------------------ 50 2 100 3,9 150 6,1 200 8 250 9,8 GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Verlängerung einer Schraubenfeder bzw. eines Gummibandes Graphische Darstellung Feder 1: s F GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

Das Urkilogramm GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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/cm³ Die Dichte kann sich aufgrund der Temperatur ändern, obwohl die Masse immer konstant ist, aber das Volumen sich ändern kann. (Autor: Ralf) m V GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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 aus m berechnet. Also gilt: O = m V V © by OL!v€R GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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 GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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 GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik

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. GHO - Gymnasium Haus Overbach 52428 Jülich – Barmen Physik Klasse 9: Mechanik