Physik - Skript
Klasse 8

Edith-Stein-Realschule
Raiffeisenstr. 25
85716 Unterschleißheim

Lehrer: Reinhard Apelt

Name:...


1. Einführung

1.1 Aufgaben der Physik
Das Wort PHYSIK geht auf das 
griechische Wort PHYSIS zurück, es 
bedeutet Natur. 
Heute verstehen wir unter Physik 
die Wissenschaft, die sich mit den 
Vorgängen und Erscheinungen in der 
Natur beschäftigt.
Beispiele ...
Merke!
Die Physik ist eine Naturwissenschaft. 
Ihr Ziel ist es, Gesetze in der Natur 
zu erkennen =...

1.2 Arbeitsweise der Physik
a) Problem: Ist ein leerer Raum möglich?
b) Vermutung: 
Otto von Guericke war einer der ersten 
Wissenschaftler, dem ein leerer Raum 
durchaus möglich erschien. Erfahrungsgemäß 
waren Hohlräume stets mit Luft gefüllt. 
Es kam also darauf an, ein Gefäß zu 
entleeren, ohne dass gleichzeitig Luft 
eindringen konnte.
c) Experiment:
Guericke ließ ein Fass mit Wasser füllen 
und luftdicht verschließen. Eine Pumpe 
am unteren Ende sollte das Wasser 
heraus befördern und einen leeren Raum 
hinterlassen.
d) Beobachtung:
Tatsächlich kam so Wasser heraus, aber 
schon mit dem zweiten Pumpenzug wurde die 
Arbeit immer schwerer. Und bald hörte man 
„ein Geräusch wie beim lebhaften Sieden 
von Wasser“.
e) Ergebnis:...
f) Modernes physikalisches Experiment:
Heute steht uns eine elektrische...
zur Verfügung, mit deren Hilfe ein 
ähnliches Experiment durchgeführt werden 
kann.

V) Hinter einer Schutzscheibe wird eine 
Glaskugel ausgepumpt. Um heraus zu 
finden, ob das Gefäß völlig leer ist, 
halten wir das Rohr in ein Wasser-
becken. Wird jetzt der Absperrhahn 
geöffnet, so...

Eine kleine Luftblase deutet darauf 
hin,...
Ein winziger Luftrest ist aus 
technischen Gründen nicht zu vermeiden.

g) Erkenntnis:
Ein leerer Raum...
Praktisch kann man allerdings auch mit 
den modernsten technischen Hilfsmitteln 
bis heute noch keinen absolut leeren 
Raum erzeugen. 

1.3 	Zusammenfassung
In der Naturwissenschaft ist kein () 
allein durch Nachdenken zu lösen. 
Ob eine () = Theorie mit der Wirklich-
keit vereinbar ist, muss überprüft 
werden.

Ein () = Versuch muss durchgeführt 
werden.
Dabei werden () gemacht, die zu einem 
() führen. 


2. Messungen

2.1 Die Längenmessung

Eine Länge messen heißt, man prüft...
Die international vereinbarte 
Längeneinheit ist...

Die Länge „1 Meter“ (1 m) ist festge-
legt als die Länge eines Platinstabes 
in Paris bei 0°C, dem sog. „URMETER“.

Gebräuchliche Längeneinheiten sind:

1 Kilometer (1 km)= 1000 m = 10^3 m
1 Meter ( 1m)
1 Dezimeter (1 dm) = 1/10 m
1 Zentimeter (1 cm) = 1/10 dm = 1/100 m
1 Millimeter (1 mm) = 1/10 cm = 1/1000 m 

1 Mikrometer (1 Müm)
= 1/1000 mm
 = 1/1000000 m


1 m = () km	= () km = () km
1 m = () dm	= () dm
1 m = () cm	= () cm
1 m =	() mm	= () mm
1 m = () Müm = () Müm

2.1.1 Umwandeln von Längeneinheiten
Wenn die Längeneinheit kleiner wird, 
dann wird die Zahl (), d.h. man muss 
multiplizieren (malnehmen).

Wenn die Längeneinheit größer wird, 
dann wird die Zahl (), d.h. man muss 
dividieren (teilen).

2.1.2 Übungsaufgaben: Wandle um!
a) 125 mm in cm	
b) 14 dm in cm 	
c) 0,5 km in m
d) 860 mm in dm 	
e) 57000 ?m in mm	
f) 1,22 dm in mm 	
g) 57000000 cm in km
h) 0,034 m in mm 	
i) 12400 cm in m 	
k) 0,035 km in dm

2.1.3 Die Messgenauigkeit
V) Miss den Abstand zweier Punkte 
A und B auf dem Koordinatenbrett!

Dein Ergebnis: () cm = () mm
Ergebnisse der anderen Klassenkameraden... 
Der Mittelwert MW aller Werte beträgt 
dann...

Die Extremwerte weichen um ± () mm vom 
Mittelwert MW ab.
Man schreibt deshalb: 
Strecke AB =...
Formel: 
Länge L = MW ± Abweichung

2.2 Die Flächenmessung
Die international vereinbarte Flächen-
einheit ist...
1 m^2 = 1 m * 1 m
1 m^2 = () dm * () dm = () dm^2 = () dm^2
1 m^2 = () cm * () cm = () cm^2 = () cm^2
1 m^2 = () mm * () mm = () mm^2 = () mm^2

2.2.1 Umwandeln von Flächeneinheiten
Wenn die Flächeneinheit kleiner wird, 
dann wird die Zahl (), d.h. man muss 
multiplizieren (malnehmen).

Wenn die Flächeneinheit größer wird, 
dann wird die Zahl (), d.h. man muss 
dividieren (teilen).

2.2.2 Übungsaufgaben
a) 800 mm^2 in dm^2; b) 7,5 m^2 in cm^2
c) 6500 cm^2 in m^2; d) 18,3 dm^2 in cm^2
e) Franz misst mit seinem Lineal die 
Länge eines Bleistifts und sagt, es 
seien 10,33 cm. Was hälst du von diesem 
Messergebnis?
f) Wie könnte man die Dicke einer 
Buchseite auch ohne Mikrometerschraube 
herausbekommen?
g) Die Länge eines Werkstückes wird 
mehrmals gemessen. Ermittle den 
Mittelwert und die maximale Abweichung.
Länge in cm: 26,0 – 26,6 – 26,0 – 26,3 – 26,1 – 26,4 – 26,6
h) 1,7 dm^2 in cm^2 und in m^2 und in mm^2
i) 0,42 m^2 in cm^2 und in dm^2 und in mm^2

2.3 Die Volumenmessung ( Inhalt )
Die international vereinbarte Einheit 
des Volumens ist...
1 m^3 = 1 m * 1 m * 1 m
1 m^3 = 10 dm * 10 dm * 10 dm = () dm^3 = () dm^3
1 m^3 = 100 cm * 100 cm * 100 cm = () cm^3 = () cm^3
1 m^3 = 1000 mm * 1000 mm * 1000 mm = () mm^3 = () mm^3
1 cm^3 = 1 ml ()
1 dm^3 = 1 l ()

2.3.1 Volumenmessung fester, flüssiger 
und gasförmiger Körper
Überlege, wie du das Volumen folgender 
Körper ermitteln könntest:
a) Kaffeetasse voller Wasser
b) beliebiger Stein
c) eine Schuhschachtel
d) ein aufgeblasener Luftballon
Ergebnisse...

2.3.2  Übungsaufgaben - Rechne um!
a) 30 cm^3 in dm^3
b) 450 dm^3 in m^3
c) 4200 cm^3 in Liter     
d) In der Gebrauchsanweisung eines 
Pflegemittels für Aquarien steht: 
„ 5 ml reichen für 10 Liter Wasser“. 
Das Aquarium ist 80 cm lang, 50 cm 
breit und 50 cm hoch.
Berechne, wie viel Pflegemittel 
benötigt wird.
e) 4200 cm^3 in l und in dm^3	
f) 38 dm^3 in cm^3 und in m^3
g) 0,3 dm^3 in cm^3 und in ml	
h) 2 dm^3 in m^3 und in mm^3

2.4 Die Zeitmessung
1 Jahr (a) = 365,25 Tage (d)

1 Tag (d) = () Stunden (h) 
1 Stunde (h) = () Minuten (min)

1 Minute (min) =
 () Sekunden (sec oder nur s)


1 Jahr ist vergangen, wenn die Erde...
1 Tag ist die Zeit, in der sich die Erde...

2.4.1 Übungsaufgaben:
a) Wie viele Minuten hat 1 Tag?
b) Wie viele Sekunden hat ein Tag?
c) Wie viele Sekunden hat 1 Stunde?
d) Wie viele Stunden hat 1 Jahr?
e) Rechne jeweils um:
in Minuten:
1h:30min; 2h:20min; 3h:05min; 4h:25min
in Sekunden:
10 min; 1h:15min; 2h:50min    
f) 140 sec = () min; 12 min = () sec; 
4h:03 min = () sec; 2520 min = () h
g) Nenne 3 Typen von Uhren und beschreibe 
die Funktionsweise.

2.5 Die Geschwindigkeit
V) Wir lassen ein elektrisch angetrie-
benes Spielzeugauto an einer Messlatte 
(1 m) entlangfahren und lesen ab, 
welchen Weg es nach 1,2,3,4 usw. 
Sekunden zurückgelegt hat.
Trage die Ergebnisse ein!

Ergebnis: Je weiter das Auto fährt, 
desto () Zeit benötigt es dafür. 
= () Proportionalität !
Formel:
Geschwindigkeit v = Weg s / Zeit t
Einheit der Geschwindigkeit...

2.5.1 Beispielaufgabe zur Geschwindigkeit
Ein Marathonläufer bewegt sich mit einer 
Durchschnittsgeschwindigkeit von 5 m/sec. 
Welche Zeit benötigt er für die Strecke 
von Unterschleißheim nach 
München-Pasing (19 km)?

Überlegung: Welche Formel passt zu dieser Aufgabe?
Antwort: Geschwindigkeit = Weg / Zeit ; v = s / t
Überlegung: Was ist gesucht?
Antwort: Die Zeit t die der Läufer braucht
Überlegung: Der Rest muss gegeben sein!
Antwort: v = 5 m/sec ; s = 19 km
Überlegung: Die Formel muss nun passend umgeformt werden!
Überlegung: Welches Rechenzeichen steht vor dem Gesuchten?
Überlegung: wenn nix oder * : OK
Überlegung: wenn / , dann muss das Gesuchte auf die andere 
Seite der Gleichung. Aber mit umgekehrtem Rechenzeichen!
Antwort: Vor dem t steht / , also umstellen:
v = s / t <=> v * t = s
Überlegung: Das Gesuchte muss allein stehen! Alles, was bei dem
Gesuchten dabei steht, muss auf die andere Seite der Gleichung.
Antwort: v * t = s  (oder  t * v = s) <=> t = s / v
Überlegung: Stimmen die Einheiten überein? Wenn nicht, dann umrechnen!
Antwort: Nein ! v = 5 m/sec ; s = 19 km => s = 19000 m
Überlegung: Nun alles in die umgewandelte Formel einsetzen
Antwort: t = s : v ; t = 19000 m / 5 m/sec
Überlegung: Ausrechnen!
Antwort: t = 3800 sec (m kürzen sich raus)
Überlegung: Ich muss noch einen Antwortsatz schreiben!
Antwort: Der Läufer benötigt 3800 Sekunden (ca. 63 min)

2.5.2 Übungsaufgaben zur Geschwindigkeit
a) Rechne um!
a1) 80 km/h in m/sec 
a2) 120 km/h in m/sec
a3) 26 m/sec in km/h 
a4) 1,5 m/sec in km/h

b) Ein Motorrad legt in einer Zeitspanne 
von 0,3 sec eine Strecke von 10 m 
zurück. Berechne seine Durchschnitts-
geschwindigkeit in m/sec und km/h.

c) Welche Durchschnittsgeschwindigkeit 
erreicht ein Zug, der um 09:04 Uhr in 
Düsseldorf abfährt und um 12:35 Uhr im 
264 km entfernten Frankfurt ankommt?

d) Wie lange braucht ein Radrennfahrer 
für eine Bahnrunde (120 m), wenn seine 
Geschwindigkeit 45 km/h beträgt? Und 
wie viele Runden schafft er in 15 min?

e) Ein LKW fährt von München nach Ulm 
(122 km). Die gesamte Fahrt dauert von 
08:00 Uhr bis 10:45 Uhr. Welche Durch-
schnittsgeschwindigkeit erreicht er ?

f) Eine Straßenbahn braucht für eine 
50 m lange Strecke 3,4 sec. 
Wie groß ist ihre Geschwindigkeit?

g) Welche Strecke legst du in 2 Minuten 
mit dem Fahrrad zurück, wenn der 
Tachometer konstant 22 km/h anzeigt?

h) Wie lange braucht der ICE bei einer 
Geschwindigkeit von 178 km/h für eine 
Strecke von 200 m ?

i) Die Erde dreht sich in 24 h einmal 
um ihre Achse. Mit welcher 
Geschwindigkeit bewegt sich eine Palme 
auf dem Äquator ? 
(Äquatorumfang = 40.000 km)

k) Welchen Weg legt ein Auto bei einer 
Geschwindigkeit von 50 km/h in 1 sec 
(„Schrecksekunde“) zurück ?

l) Herr Klein fährt auf der Autobahn 
von Kiel nach Würzburg (600 km) mit 
konstant 120 km/h. Frau Groß fährt auf 
der gleichen Strecke den halben Weg 
mit 110 km/h, den Rest mit 140 km/h.
Wer ist zuerst da?

3. 	Eigenschaften und Aufbau der Körper
...

4. 	Der Schall

4.1 Wie entsteht Schall?

V1) Erzeuge mit folgenden Gegenständen 
Schall: Lineal, Stricknadel, Flasche
V2) Fülle Wasser in ein Weinglas. 
Tauche deinen Zeigefinger ein und 
fahre mit ihm auf dem Glasrand entlang.
V3) Blase einen Luftballon auf und 
ziehe die Öffnung auseinander.
V4) Lasse einen „singenden Schlauch“ 
über deinem Kopf kreisen.
V5) Berühre mit einer angeschlagenen 
Stimmgabel eine Wasseroberfläche.

Ergebnis der Versuche:
Schall wird durch () eines 
Schallerregers erzeugt.

Unterscheide die Begriffe „Ton“, 
„Geräusch“ und „Knall“.

4.1.1 Übungsaufgaben:
a) Zähle je drei Schlag-, Zupf-, 
Blas- und Streichinstrumente auf.
b) Begründe, dass das Quietschen 
einer Tür ein Geräusch und kein 
Ton ist

4.2 Laut und leise – hoch und tief
V) Halte ein Lineal so am Tisch fest, 
dass der größte Teil frei schwingen 
kann.
a) Wovon hängt die Lautstärke ab?...
b) Wovon hängt die Tonhöhe ab?...

Die Auf- und Abbewegung einer Schwingung 
heißt...
Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde 
wird () genannt.

Die Einheit der Frequenz ist Hertz (Hz). 
1 Hz = ...

4.2.1 Übungsaufgaben
a) Welche Begriffe gehören zusammen? 
(Amplitude, Tonhöhe, Lautstärke und Frequenz)
b) Was bedeutet die Angabe „440 Hz“ auf 
einer Stimmgabel ?
c) Weshalb erzeugen die Saiten einer 
Gitarre unterschiedlich hohe Töne? 
Wie lässt sich der Ton verändern, den 
eine Saite erzeugt?
d) Aus der Frequenz kannst du die 
Schwingungsdauer T berechnen. Wie 
groß ist T bei 40 Hz ?
e) Welche Frequenz hat ein Orgelton bei 
einer Schwingungsdauer von T = 0,0045 s ?

4.2.2 Das menschliche Hörvermögen
V) Mit einem Frequenzgenerator testen 
wir unser Ohr. 
Ergebnis:
Mein Hörbereich liegt zwischen 
() Hz und () Hz.

4.3 Die Schallausbreitung
V1) Bastle aus 2 Konservendosen und 
einer Schnur ein „Telefon“.
V2) Stelle einen Wecker in ein 
gepolstertes Becherglas. Wo ist sein 
Ticken am deutlichsten zu hören? 
Antwort:... 
V3) Wir stellen einen Wecker unter 
eine Vakuumglocke. Wo ist das Klingeln 
wahrnehmbar? 
Antwort:...

Schallwellen benötigen einen Stoff, 
z.B. () um sich auszubreiten. An 
Grenzflächen (z.B.: Glaswand) können 
sie () werden. Im Vakuum...

4.3.1 Übungsaufgaben
a) Nenne 4 Möglichkeiten, um die 
Belästigung durch Verkehrslärm zu 
verringern.
b) Warum müssen in Wänden verlegte 
Wasserrohre mit Glas- oder Steinwolle 
umgeben sein?
c) Welche Methode haben Eisenbahn-Räuber 
im Wilden Westen angewendet, um das 
Herannahen eines Zuges zu erkennen, 
lange bevor sie ihn sehen konnten?
d) Erkläre den Begriff „Echo“ sehr 
genau.
e) Ärzte benützen zum Abhören der 
Herztöne und Atemgeräusche ein 
Stethoskop. Wie funktioniert es?

4.4 Die Geschwindigkeit des Schalls
Sie beträgt in der Luft 344 m/sec. 
Die Schallmauer wird also bei etwa 
() km/h (= Schallgeschwindigkeit) 
durchbrochen!
In Wasser (ca. 1500 m/sec), 
in Glas (ca. 4000 m/sec) und in 
Eisen (ca. 5000 m/sec) 
ist die Schallgeschwindigkeit () 
als in Luft!

4.4.1 Das Echolot in der Schifffahrt
Ein Schallgeber sendet Schallwellen aus. 
Diese laufen zum Meeresboden und werden 
dort (). 
Der Echoempfänger errechnet aus dem 
Zeitraum bis zum Eintreffen der 
Schallwellen die ().

4.4.2 Die Ultraschall-Untersuchung in 
der Medizin
Fachausdruck...
Ähnlich wie beim Echolot lassen sich 
innere Organe und ungeborene Babys 
darstellen.

4.4.3 Die Echo-Ortung der Fledermäuse  
Selbst in dunkelsten Höhlen können sich 
Fledermäuse mit Ultraschall-Rufen gut 
orientieren. Zum Empfang besitzen sie...

4.4.4 Übungsaufgabe
Wie weit ist ein Gewitter entfernt, 
wenn zwischen Blitz und Donner eine 
Zeit von t = 6 sec vergeht ?


5. 	Mechanik

5.1 Kraftwirkungen
Kräfte können die () eines Körpers 
verändern. Umgekehrt schließen wir 
aus jeder Formveränderung, dass eine 
Kraft gewirkt hat.

V1) An einem Ende einer Schraubenfeder 
ist eine Eisenkugel angebracht. Durch 
welche verschiedenen Kräfte können wir 
die Feder dehnen = verformen ?
a)... 
b)... 
c)... 

V2) bis V7)	Erklärung:
Kräfte können auch ()
eines Körpers verändern.

V8) Ein Gewicht wir mit Bindfaden an 
einer Schraubenfeder befestigt. Mit 
einer Schere schneiden wir plötzlich 
den Faden durch.
Beob.:... 
Erkl.: Es müssen () Kräfte im Spiel 
gewesen sein.
a)... 
b)... 

Gesetz vom englischen Physiker 
Isaac Newton...

5.2 Die Abhängigkeit der Federdehnung 
zur dehnenden Kraft

V) Wir belasten verschiedene 
Schraubenfedern nacheinander mit 
1, 2, 3, 4 usw. Normkörpern (alle 
gleich schwer), und messen, um wie 
viel cm die Feder jeweils verlängert 
wurde.
Schreibe die Beobachtungen in dein 
Heft, bzw. in den Computer.

Ergebnis: Die doppelte, dreifache 
usw. Kraft bewirkt eine...

Hook’sches Gesetz:
Solange eine Feder nicht überdehnt 
wird, ist die Verlängerung Delta L 
dieser Feder...
Delta L ~ Kraft F

5.3 Die Elastizität

V) Wirf zuerst einen Gummiball, 
danach einen Klumpen Plastilin auf 
die Erde.
Beob.:...
Erkl.:... 

5.4 Die Kraftmessung
Die international vereinbarte Einheit 
der Kraft ist 1 Newton (1 N).
1 Newton ist die Gewichtskraft von 
etwa 1/10 eines Kilogramms.
(genauer: der 9,81ste Teil eines 
Kilogramms). Also hat 1 Kilogramm 
auf der Erde die Gewichtskraft 10 Newton!

5.4.1 Der Kraftmesser = Federwaage
Je mehr Gewicht daran hängen,...

Trage im Heft / Computer ein, wie
das Verhältnis Kraft zu Federdehnung
rechnerisch jeweils aussieht.

Diesen konstanten Faktor (bei unserer 
Federwaage () N/m) bezeichnet man als 
() der Feder. 
Formel: 
Federkonstante D = Kraft F / Längenausdehnung Delta L (N/m)

Je größer D ist, desto „()“ ist die Feder!

5.5 Gewichtkraft und Masse
Auf dem Mond ist das Gewicht (in Newton) 
eines Körpers 6 mal leichter als auf 
der Erde. 
Meine Masse in Kilogramm: () kg.
Wie viele Newton Gewicht hast du auf 
der Erde und wie viele hättest du auf 
dem Mond? Anwort:
a) auf der Erde: () N 
b) auf dem Mond: () N.

Grund: Der Mond ist kleiner als die 
Erde und hat deshalb nur...

Die Masse (in kg) eines Körpers ist 
überall gleich. Seine Gewichtskraft 
(in N) ist dagegen abhängig vom Ort, 
an dem sich der Körper gerade befindet.

5.5.1 Die Einheit der Masse: 
das Kilogramm (kg)
Merke:
1 kg Masse = 1 Liter Wasser bei + 4 °C
1 Tonne = () kg
1 kg = () Gramm (g) = () g
1 kg = () Milligramm (mg) = () mg

Überlege, womit man die Masse von 
Körpern ermitteln kann.
Wir benötigen dazu...

V) Nun messen wir die Masse verschie-
dener Gegenstände und tragen die 
Ergebnisse ins Heft / in den Computer 
ein.

5.5.2 Die Massenträgheit
Der Astronaut Neil Armstrong berichtete 
über seinen Aufenthalt auf dem Mond: 
„Mit den veränderten Schwereverhältnissen 
mussten wir erst mal vertraut werden. 
Auf dem Mond fände es ein Astronaut gar 
nicht so schwierig, Sprünge bis zu 6 m 
Höhe zu machen. Aber er darf nicht 
vergessen, dass die Masse seines 
Körpers die gleiche bleibt. Der 
Aufprall mit hoher Geschwindigkeit auf 
einen Mondfelsen würde genau so wehtun 
wie der Aufprall auf einen Felsbrocken 
hier auf der Erde.“

V1) Ein Wagen, der mit einem zweiten, 
kleineren Wagen beladen ist, rollt eine 
schräge Rampe herab. Was passiert beim 
Aufprall auf eine Stufe in der Fahrbahn?
Beob.:... 

V2) Der größere Wagen wird aus der 
Ruhelage durch einen Stoß mit dem 
Lineal in Bewegung gesetzt.

V3) Auf einem Tischtuch befindet sich 
ein Teller und eine Tasse. Was 
passiert, wenn man das Tischtuch mit 
einem Ruck und sehr schnell wegzieht?

Erklärungen V1) bis V3): Jeder Körper 
möchte am liebsten...

Diese Eigenschaft eines Körpers nennt 
man...
Je mehr Masse ein Körper hat, ()
- das gilt auch umgekehrt !

V4) Ein wassergefülles Glas wird 
angestoßen
Beob.:... 
Erkl.:... 

5.6 Die Kraft als Vektor

5.6.1 Wirkungen gleicher Kräfte

V1) Wir ziehen mit einer Kraft von 
jeweils () N am oberen Ende eines fest 
eingespannten Holzstabes
a) in senkrechter Richtung
b) schräg nach oben und 
c) in waagrechter Richtung
Beob.:... 
Erkl.: Die Wirkung einer Kraft hängt 
auch ().

V2) Wir ziehen nun waagrecht mit einer 
Kraft von () N an dem Stab 
a) ganz unten,   
b) in der Mitte und   
c) ganz oben
Beob.:... 
Erkl.: Die Wirkung einer Kraft hängt 
auch... 

5.6.2 Zeichnerische Darstellung einer 
Kraft
Man kann eine Kraft als () darstellen. 
Die Richtung des Pfeils ist auch die 
Richtung der Kraft. Je größer die Kraft 
ist, desto...

5.6.3 Kräfte mit gleicher und entgegen 
gesetzter Richtung

V1) Wirken 2 Kräfte in die gleiche 
Richtung, dann muss man die Beträge...

V2) Wirken 2 Kräfte in entgegen gesetzte 
Richtung, dann muss man die Beträge... 

5.6.4 Wenn Kräfte Winkel bilden
V) Ein Mitschüler wird am Gürtel an 
2 Seile gebunden. Wohin wirkt die 
Gesamtkraft, wenn 1 Schüler ihn schräg 
nach vorne links, ein anderer nach 
rechts zieht?
Antwort:...
Zeichnerische Lösung: das Kräfte-
parallelogramm. Zeichne eine 
Kräfteparallelogramm am 
Koordinatenbrett!

5.7 Die Massenanziehungskraft = ()
Überlege, warum ein Apfel vom Baum zur 
Erde fällt.
Ursache...
Von wem geht diese Kraft scheinbar aus?...

V) Zwei Wagen werden unterschiedlich 
schwer beladen. Zwischen die 
festgehaltenen Wagen spannen wir eine 
weiche Feder. Danach entfernen wir die 
Bremsklötzchen.
Beob.:... 
Erkl.:... 
Trotzdem gilt auch hier: 
Kraft = Gegenkraft. 
Nur die beobachteten Wirkungen sind 
wegen unterschiedlicher () verschieden 
groß.
Im Fall „Apfel – Erde“ zieht nicht nur 
die Erde den Apfel mit etwa 1 N an, 
sondern...
Die Erde ist aber wegen ihrer riesigen 
Masse ganz besonders...

5.7.1 Die Massenanziehungskraft 
zwischen einem Körper und der Erde

V) Mit einer Balkenwaage messen wir 
zunächst die Masse (in kg) verschiedener 
Gegenstände. Anschließend bestimmen wir 
für jeden der Gegenstände noch die 
Gewichtskraft (in N) mit einer Feder-
waage. Trage die Ergebnisse in den 
Computer ein.

Je mehr Masse ein Körper hat, desto 
() ist seine Gewichtskraft. 
= () Proportionalität

Wir rechnen nun den Quotient 
Gewichtskraft F : Masse m aus.

Er beträgt für unseren Messort 
Unterschleißheim () N/kg.
Dieser Wert ist auf der Erde konstant. 
Merke:
Er beträgt exakt gemessen
Gewichtskraft F = () N/kg * Masse m

5.7.2 Massenanziehungskraft anderer 
Himmelskörper
Ein 1-kg Massestück hat eine 
Gewichtskraft F:
auf der Erde: 9,8 N
auf dem Mond: 1,6 N
auf dem Mars: 3,7 N
auf dem Jupiter: 23,0 N
auf dem Saturn: 9,1 N


Diese Planeten umkreisen alle die...
Von innen nach außen: 
1. Merkur
2. Venus
3. Erde
4. Mars
5. Jupiter
6. Saturn
7. Uranus
8. Neptun
9. Pluto 

Merksatz:...
 
5.7.3 Übungsaufgaben
a) Welche Masse hätte das Urkilogramm 
auf dem Mond?
b) Begründe physikalisch, warum man 
sich beim Autofahren Sicherheitsgurte 
anlegen muss.
c) Um wie viel Newton (N) wächst die 
Gewichtskraft F eines 20000 Liter 
Tankwagens, wenn man den Tank mit 
Wasser füllt?
d) Die Skala eines Kraftmessers ist 
unkenntlich geworden; nur die Marken 
für 0 N und 5 N sind erhalten geblieben. 
Wie kannst du die Einteilung wieder 
herstellen? Begründe!
e) Eine Feder wird durch ein Gewicht 
von 1,4 N um 5,6 cm verlängert. 
Bestimme die Federkonstante D dieser 
Feder.

5.8 Die Dichte

V1) Unsere Wägestücke sind aus Messing, 
ihre Masse ist bekannt. Bestimme für 
jedes Stück jeweils das genaue Volumen.
Masse = 500 g; Volumen V = () cm^3
Masse = 200 g; Volumen V = () cm^3
Masse = 100 g; Volumen V = () cm^3
Masse = 50 g; Volumen V = () cm^3

Erg.: Je größer die Masse ist, desto
() ist das Volumen. 
() Proportionalität!

Der Quotient 
Masse m / Volumen V = Dichte Rho

Messing (V1) hat eine konstante Dichte 
Rho von () g/cm^3

V2) Wir bestimmen die Dichte Rho bei 
verschiedenen Stoffen:
Eisen: (); Holz: (); Styropor: ()

Tabelle: 
Dichte einiger Stoffe in g/cm^3
siehe Datei „Dichte-Tabelle“

5.8.1 Die Einheit der Dichte
Eine Glaskugel hat eine Masse m = 35 g 
und ein Volumen V = 14 cm^3. 

Die Dichte Rho =...
Wir rechnen nun um...

Es gilt also: 1 g/cm^3 = 1000 kg/m^3


5.8.2 Übungsaufgaben
a) Welche Dichte hat 1 kg Luft, die in 
einer Taucherflasche von 20 Liter 
zusammen gepresst ist ?
b) Welches Volumen haben 2,2 kg Blei ?
c) Ein Laderaum hat das Volumen 45 m^3. 
Kann er 0,75 t Schaumstoff aufnehmen ?
d) Eine Vollkugel mit 250 kg Masse hat 
ein Volumen von 0,5 m3. Woraus besteht 
sie ?
e) Welche Gewichtskraft übt ein Würfel 
(Kantenlänge = 12 cm) aus Fichtenholz, 
aus Glas und aus Zink aus ?
f) Wie könntest du das Volumen eines 
unförmigen Glasklumpens mit Hilfe 
eines Kraftmessers ermitteln ?
g) Ein Aluminiumquader hat eine 
Gewichtskraft von 6 N. Welches Volumen 
besitzt er ?

5.9 Die Reibung
V1) Wir ziehen mit einem Kraftmesser 
parallel zur Tischplatte an einem 
Holzquader, der auf dem Tisch liegt.
Beob.:...
Ursache: Haftreibungskraft F(haft)
V2) Wir lassen den gleichen Holzquader 
nun möglichst gleichmäßig über den 
Tisch gleiten.
Beob.:... 
Ursache: Gleitreibungskraft F(gleit)
Vergleich der beiden Kräfte:   
F(haft) () F(gleit)
V3) Wir legen den Holzquader auf 
runde Bleistifte und messen nun die 
erforderliche Kraft.
Beob.:... 
Ursache: Rollreibungskraft F(roll)
F(roll) () F(gleit) () F(haft)

5.9.1 Reibung in der Technik
a) unerwünscht: bei...
Herabsetzung der Reibung durch:... 
b) erwünscht:...
 
5.9.2 Abhängigkeit der Reibungskraft
V4) Wir lassen den Holzquader über 
verschiedene Unterlagen gleiten.
Beob.:... 
V5) Beim Messen der Gleitreibungskraft 
legen wir den Quader erst auf seine 
breite, dann auf seine schmale Seite.
Beob.:... 
V6) Wir beschweren unseren Holzquader 
nacheinander mit immer mehr Gewichten.
Beob.:...
 
5.9.3 Die Reibungszahl
Aus V6) haben wir gesehen, dass 
F(gleit) : F(Gewicht) = konst.
Diese konstante Zahl nennen wir 
Gleitreibungszahl Mü(gleit).
Formel:
Mü(gleit) = F(gleit) : F(Gewicht)

Einige Reibungszahlen
Stahl auf Stahl glatt: 	Mü(gleit) = 0,05
Holz auf Holz poliert: 	Mü(gleit) = 0,30
Papier auf Papier: Mü(gleit) = 0,40
Schlittschuhe auf Eis:	Mü(gleit) = 0,01
Blockierter Autoreifen 
auf trockener Straße: Mü(gleit) = 0,80
auf nasser Straße: Mü(gleit) = 0,50
auf Glatteis: Mü(gleit) = 0,05

5.9.4 Übungsaufgaben
a) Wie groß ist die Gleitreibungskraft 
F(gleit), mit der ein Schlittschuhläufer 
gebremst wird, der 600 N wiegt?
b) Ein Eisläufer braucht nur eine Kraft 
von 8 N, um in Bewegung zu bleiben. 
Wie viel wiegt er?
c) Wie groß sind die Reibungskräfte, 
die bei einem bremsenden PKW von 8000 N 
Gewicht auftreten, wenn dessen Reifen 
auf trockener, auf nasser und auf 
vereister Fahrbahn blockieren?
d) Warum sollten man beim Seilklettern 
nicht zu rasch hinunter rutschen?
e) Beim Ski-Langlauf sind Reibungskräfte 
teils erwünscht, teils unerwünscht. 
Wieso ?
f) Ein Mann zieht seine beiden Kinder 
(25 kg und 21 kg) auf einem 
Schlitten (7 kg). Wie groß ist die 
Reibungskraft während der Fahrt, wenn 
die Reibungszahl Mü(gleit) = 0,20 ist?

5.10 Hebel

5.10.1 Die Drehwirkung M (=Drehmoment)

V1) Hänge an einen Hebelarm erst ein, 
dann zwei usw. Gewichte mit jeweils der 
gleichen Gewichtskraft F. 
Beob.:... 

V2) Hänge an einen Hebelarm nur ein 
Gewicht. Hänge dann das Gewicht um: 
schrittweise immer weiter nach außen.
Beob.:... 
Problem: Wie sieht eine physikalische 
Formel zu V1) und V2) aus, 
die Drehwirkung M, Gewichtskraft F und 
Abstand a enthält?
Formel:...
Einheit der Drehwirkung M = 

5.10.2 Übungsaufgaben zum einseitigen 
Hebel
Bestimme jeweils die gesamte 
Drehwirkung M
a) 0,5 N in 1,5 m nach oben
b) 1 N in 2 m nach unten
c) 2 N in 1,5 m nach oben und 
5 N in 0,5 m nach unten
d) 3 N in 0,5 m nach unten 
und 2 N in 0,75 m nach oben

5.10.3 Der zweiseitige Hebel
Gleichgewicht herrscht, wenn... 
Drehgröße M(links) = Drehgröße M(rechts)
Formel:...

5.10.4 Übungsaufgaben zum zweiseitigen 
Hebel
Berechne jeweils die fehlende Größe!
a) F1 = 12 N, a1 = 0,6 m, F2 = 9 N
b) F1 = 18 N, a1 = 50 cm, a2 = 0,15 m
c) a1 = 0,2 m, F2 = 24 N, a2 = 80 cm
d) F1 = 17,5 N, a1 = 0,6 m, a2 = 2,5 m
e) F1 = 13,8 N, a1 = 0,55 m, F2 = 1,1 N
f) F1 = 5 N, F2 = 4,4 N, a2 = 125 cm
g) F1 = 7,9 N, a1 = 250 mm, a2 = 0,5 m
h) a1 = 0,005 km, F2 = 25,5 N, a2 = 1000 mm
i) F1 = 8 N, a1 = 3 cm, a2 = 120 mm
k) F1 = 13,6 N, a1 = 500 cm, F2 = 6,8 N
l) a1 = 1,11 m, F2 = 30 N, a2 = 18,5 cm
m) F1 = 16,8 N, F2 = 8 N, a2 = 9,45 m

5.11 Die schiefe Ebene
V) Auf einer schrägen Fahrbahn wird ein 
Wagen am Kraftmesser hochgezogen. Wir 
messen die Zugkraft bei unterschiedlich 
geneigter Fahrbahn.
Beob.:... 
Aber: Je mehr Kraft ich spare, desto...
= Goldene Regel der Mechanik

Praktische Beispiele für schiefe 
Ebenen:...

5.12 Feste und lose Rollen

a) eine feste Rolle...
So kann man z.B. einen Eimer herauf-
ziehen, indem man das Seil nach unten 
zieht.

b) eine lose Rolle bietet den Vorteil, 
dass ein Gewicht...
Allerdings wird die Länge des über die 
Rolle zu ziehenden Seils doppelt so 
lang, wie der Hubweg. 
Welches physikalische Prinzip ist das? 
Antwort:...
Anwendung:... 
Durch eine Kombination von mehreren 
losen Rollen kann man zum Heben 
schwerer Lasten viel Kraft sparen! 
Jede lose Rolle spart die Hälfte der 
Gewichtskraft.

V) mit einem Flaschenzug heben wir 
mehrere Gewichte nach oben und 
vergleichen die Kraft, die wir 
aufwenden müssen, mit der Gewichtskraft.

5.13 Kraft F und Weg s -...

V1) Hebe ein Gewichtsstück von 1 N 
genau 1 m hoch.
Erg.:	Kraft F = (); Weg s = (); 
Arbeit W =...
Formel:
Arbeit W =... 

V2) Ziehe einen beladenen Wagen mit 
einem vorgespannten Kraftmesser über 
eine waagrechte Fläche. 
Länge des Weges = 1 m. Berechne die 
verrichtete Arbeit!
Kraft F = (); Weg s = 1 m
Arbeit W =...

V3) Nun ziehe den gleichen Wagen eine 
schräge Rampe von 1 m Länge hinauf!
Kraft F = (); Weg s = 1 m
Arbeit W =...

Die Arbeitseinheit 1 Newtonmeter (1 Nm) 
wird auch 1 Joule (1 J) oder 
1 Wattsekunde (1 Ws) genannt.

5.14 Arbeit W und Zeit t –...
V1) Wir heben ganz langsam ein Gewicht 
von 1 N genau 1 m hoch. Wie groß ist 
die verrichtete Arbeit?
Antwort:...

V2) Nun heben wir das gleiche Gewicht 
ganz schnell hoch.
Die verrichtete Arbeit ist...
Aber: wo haben wir mehr geleistet ?
Antwort:... 
Versuche eine Formel zu erstellen, 
bei der die Leistung P aus Arbeit W 
und Zeit t beschrieben wird.
Formel:
Leistung P 	=...
=...
Einheit für P =...

5.15 Energie und Energieumwandlungen
V) Ein großes Pendel wird beobachtet
Wann hat das Gewicht die größte 
Geschwindigkeit?
Antwort:... 
Hier ist... 
Wann hat das Gewicht die kleinste 
Geschwindigkeit?
Antwort:... 
Hier ist die kinetische Energie gleich 
Null. Dafür ist...
Die Energie wird in den gleichen 
Einheiten wie die Arbeit gemessen, also
1 Nm =...

Energieerhaltungssatz: 
Energie kann nicht erzeugt, sondern nur 
in andere Energieformen umgewandelt werden!

Weitere Energieformen:... 

5.16 Übungsaufgaben zu Arbeit, Leistung 
und Energie
a) Auf einem Bau sollen 450 Steine, von 
denen jeder eine Gewichtskraft von 20 N 
hat, 14 m weit nach oben geschafft 
werden. Wie groß ist die zu 
verrichtende Arbeit insgesamt, wenn 
1) alle Steine auf einmal oder 
2) nur jeweils 10 Steine gleichzeitig 
befördert werden?
b) Vergleiche die Leistung zweier 
Seilwinden A und B (in kW):
A hebt in 3 s eine Last von 1000 N 
15 m hoch; 
B hebt eine Last von 5.000 N in 2 s 
auf 1,6 m Höhe.
c) Eine Ramme verrichtet pro Schlag 
eine Arbeit von 50 Nm. Berechne die 
Leistung bei 15 Schlägen in der Minute.
d) Beim Schaukeln wird ständig Energie 
umgewandelt. 
In welchem Punkt wird ein Maximum an 
kinetischer Energie erreicht?
Wann wird Beschleunigungsarbeit 
verrichtet?
Auf welche Weise können „Energie-
verluste durch Reibung“ ausgeglichen 
werden?

6. 	Mechanik der Flüssigkeiten

V) In einer wassergefüllten Glaskugel 
mit Öffnungen wird ein Druck auf die 
Flüssigkeit ausgeübt.
Beob.:... 
Erkl.: Wirkt auf einen festen Körper 
eine Kraft, so wird diese in ihm in 
gerader Richtung weitergeleitet 
(also nur in einer Richtung!).
Bei der Flüssigkeit aber weichen die 
Moleküle bei Krafteinwirkung nach allen 
Richtungen aus; es entsteht ein Druck p 
auf alle Gefäßwände.

6.1 Zusammenhang zwischen Kraft F, 
Fläche A und Druck p

Wieso sinkt man mit Schneeschuhen nicht 
so tief ein wie mit normalen Winter-
stiefeln?
Antwort:... 
Wie muss daher die Formel für den 
Druck p aussehen?
Formel:...

Einheiten des Drucks p: N/m^2 = Pascal(Pa)
100 Pa = 1 hPa 

V) 2 wassergefüllte Spritzen mit unter-
schiedlichem Querschnitt 
(A1 = 6,16 cm2 und A2 = 2,04 cm2) sind 
mit einem Schlauch verbunden. Die Kolben 
werden nun so belastet, dass 
Gleichgewicht herrscht.
F1 (N)...
A1 (cm^2)...
F2 (N)...
A2 (cm^2)...
p1 (N/cm^2)...
p2 (N/cm^2)...

Da der Druck im ganzen geschlossenen 
System überall gleich ist, gilt: 
p1 = p2, also auch:
Formel:
() und umgeformt auch ()

6.2 Die hydraulische Presse
Sie nutzt die Tatsache aus, dass durch 
eine kleine Kolbenfläche ein großer 
Druck erzeugt werden kann. Dieser Druck 
bewirkt an einem zweiten Kolben mit 
großer Fläche eine große Kraft.

Bau und Wirkungsweise:
Die Kraft F1 wirkt auf die kleine 
Fläche A1 des Druckkolbens und erzeugt 
dabei einen starken Druck p (p = F / A).
Dieser Druck pflanzt sich durch das 
ganze Flüssigkeitssystem fort und wirkt 
auf den großen Querschnitt A2 des 
Hubkolbens. Dort erzeugt er eine große 
Kraft F2.
F2 =...
Was man aber an Kraft gewinnt, muss man 
an Weg draufzahlen! 
=...
In der Technik wird daher der 
Druckkolben meist durch eine Motorpumpe 
ersetzt.

Beispiel: Der Motor der Pumpe übt auf 
den kleinen Pumpenkolben mit der 
Fläche A1 = 5 cm2 die Kraft F1 = 100 N 
aus.
p =...
Der gleiche Druck wirkt auch auf die 
große Fläche A2 = 500 cm2 des 
Hubkolbens.
p = F2 / A2 => F2 =...
Diese Kraft reicht aus, um einen Wagen 
der Masse () zu heben!

6.3 Der Schweredruck in Flüssigkeiten
Vom Tauchen weiß man, dass der Druck... 
Erkl.: Je tiefer man taucht, desto mehr 
Wasser befindet sich über dem Taucher. 
Das Wasser erzeugt also mit seiner 
Gewichtskraft einen Schweredruck, der 
auf dem Taucher lastet.

V) Wir füllen verbundene Gefäße 
(kommunizierende Röhren) mit Wasser.
Beob.:...
Erg.: Der Schweredruck ist...

6.4 Der Luftdruck
Die Erde ist von einer Lufthülle 
umgeben. Wir leben also auf dem Grund 
eines riesigen Meeres aus Luft.
Genau wir in einer Flüssigkeit entsteht 
auch in der Luft ein Schweredruck. Je 
höher wir uns auf der Erde befinden, 
desto...

Auf Meeresspiegelhöhe herrscht ein 
durchschnittlicher Luftdruck 
von etwa... 

Beispiel: Bei einem Strohhalm erzeugst 
du mit dem Mund einen Unterdruck. 
Dadurch presst der äußere Luftdruck das 
Getränk in deinen Mund hinein. 

6.5 Der Auftrieb im Wasser
Die größten Dinosaurier, die es je gab 
(Brachiosaurus), lebten ständig im 
Wasser.
Grund:... 

V1) Wir tauchen ein Gewicht am 
Kraftmesser in ein Wasserbecken.
Beob.:...
Erkl.: Im Wasser ist jeder Körper 
leichter. Diese gegen die Schwerkraft 
wirkende Kraft heißt...

V2) Wir tauchen verschiedene Körper in 
Wasser ein und messen jeweils deren 
Volumen und die Auftriebskraft.
Beob.:... 
Erkl.:... 

Wenn F(A) < Gewichtskraft F(G):... 
Wenn F(A) < Gewichtskraft F(G):...
Wenn F(A) < Gewichtskraft F(G):...