PHYSIK → Klasse 9 & 10 → Kreisbwegungen

Einstieg

Ziel: In dieser Unterrichtseinheit wollen wir Kreisbwegungen physikalisch beschreiben.
  1. Wassereimer schleudern
    Ein mit Wasser gefüllter Eimer soll an einem Seil gebunden in einer Ebene senkrecht zum Boden geschleudert werden.
    Kreisbewegung beschreiben
    1. Notiere deine Beobachtungen.
    2. Wie kannst du dir deine Beobachtungen erklären?
  2. Unter folgendem Link wird eine gleichförmige Kreisbewegung dargestellt.
    1. Überlege dir, wie du jemand anderem, ohne die Animation zu zeigen, die Kreisbewegung vollständig beschreiben kannst. Welche phyiklaischen Größen benötigt man?
  3. Bei einer Kreisbwegung mit einem Bahnradius von 0.5 m schafft ein Körper in 13.5 s ingesamt 17 Umdrehungen.
    1. Berechne die Periodendauer der Bewegung.
    2. Berechne den Drehwinkel nach 10 s.
    3. Berechne die zurückgelegte Bahnstrecke nach 10 s.
    4. Berechne die Geschwindigkeit des Körpers entlang der Kreisbahn.
  4. Wir widerholen den Versuch von eben mit einem Ball.
    Kreisbewegung beschreiben
    Was würde mit dem Ball passieren, wenn man das Seil während der Bewegung an einer Stelle durchschneiden würde? Zeichne eine Skizze.
  5. Beschreibe, wie eine Bewegung aussieht, wenn auf sie keine Kräfte wirken.
  6. Wir wollen nun genauer klären, welche Kräfte auf den Ball einwirken. Die Gravitationskraft vernachlässigen wir dafür vorerst. Wir schauen von der Seite auf die Kreisbewegung.
    Kreisbewegung beschreiben
    1. Welche Kräfte müssen auf den Ball wirken, damit er diese die Bewegung ausüben kann?
  7. Stelle dir nun vor, du bewegst dich mit der Kreisbewegung hinter dem Ball mit.
    Kreisbewegung beschreiben
    1. Beschreibe die Bewegung des Balls aus deiner Beobachtungsperspektive.
    2. Ein an dem Faden fesgebundener Federkraftmesser zeigt trotzdem noch 3 N in Richtung des Kreismittelpunktes an. Welche Kraft muss auf den Ball wirken damit er die von dir zu beobachtende Bewegung ausführen kann?

Aufgaben

  1. Erkläre, wieso das Wasser beim Experiment Wassereimer schleudern nicht aus dem Eimer gelaufen ist.

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