Mechanik
Klasse 7–10
Kräfte, Hebel, Dichte, Geschwindigkeit: Mechanik ist die Physik der Dinge, die man anfassen kann. Fast jede Aufgabe lässt sich lösen, wenn man weiß, welche Größe von welcher abhängt.
33 Lektionen in diesem Bereich
Größen und Einheiten messen
Größen und Einheiten messen bedeutet, physikalische Eigenschaften wie Länge, Masse, Zeit oder Temperatur mit einem passenden Messgerät zu bestimmen und mit der richtigen Einheit anzugeben. In dieser Lektion lernst du die wichtigsten Basisgrößen des Alltags kennen, übst das genaue Ablesen von Messgeräten und rechnest zwischen gängigen Einheiten wie Meter und Zentimeter oder Liter und Milliliter um.
Klasse 515 MinDas Hebelgesetz
In dieser Lektion lernst du, warum eine kleine Kraft am langen Hebelarm eine große Last bewegen kann. Du lernst das Hebelgesetz kennen, rechnest zwei Beispiele durch, unterscheidest einseitige von zweiseitigen Hebeln und erkennst Hebel im Alltag wieder – von der Wippe bis zur Brechstange.
Klasse 720 MinDichte berechnen
In dieser Lektion lernst du, was die Dichte eines Stoffes aussagt und wie du sie aus Masse und Volumen berechnest. Du übst das Umstellen der Formel, lernst eine zweite Messmethode über die Verdrängung kennen und erfährst, warum ein Kilogramm Styropor viel mehr Platz braucht als ein Kilogramm Eisen.
Klasse 718 MinGleichförmige Bewegung
Eine gleichförmige Bewegung liegt vor, wenn sich ein Körper mit konstanter Geschwindigkeit auf einer geraden Bahn bewegt, ohne schneller oder langsamer zu werden. In dieser Lektion lernst du, wie du mit der Formel v = s / t die Geschwindigkeit berechnest, ein Weg-Zeit-Diagramm liest und typische Aufgaben zu E-Scootern, Fahrrädern und Zügen löst.
Klasse 720 MinKräfte und ihre Wirkung
In dieser Lektion lernst du, woran man eine Kraft erkennt und welche drei Wirkungen sie haben kann. Du erfährst, warum Masse und Gewichtskraft nicht dasselbe sind, wie du die Gewichtskraft und die Kraft nach F = m · a berechnest, und wo dir Kräfte im Alltag begegnen.
Klasse 718 MinLuftdruck
Der Luftdruck entsteht durch das Gewicht der Luftsäule der Erdatmosphäre, die auf jede Fläche drückt. In dieser Lektion lernst du die Formel p ist gleich F durch A, erfährst, warum der Luftdruck mit der Höhe abnimmt, und rechnest Beispiele zu Saugnäpfen, Wetterkarten und dem Luftdruck auf einem Berggipfel.
Klasse 715 MinMasse und Gewichtskraft
In dieser Lektion lernst du, warum Masse und Gewichtskraft zwei verschiedene Größen sind, obwohl man im Alltag beides „Gewicht“ nennt. Du berechnest die Gewichtskraft mit dem Ortsfaktor und verstehst, warum du auf dem Mond leichter wärst, ohne abzunehmen.
Klasse 715 MinReibung
In dieser Lektion lernst du, warum ein Schrank erst schwer anzuschieben ist und dann leichter weiterrutscht. Du unterscheidest Haftreibung, Gleitreibung und Rollreibung und berechnest die Reibungskraft aus Reibungszahl und Normalkraft.
Klasse 715 MinSchwimmen, Schweben, Sinken
Schwimmen schweben sinken hängt allein davon ab, wie die Dichte eines Körpers im Vergleich zur Dichte der Flüssigkeit ausfällt, in der er sich befindet. In dieser Lektion lernst du die drei Fälle klar zu unterscheiden, rechnest zwei Beispiele mit der Dichteformel und verstehst, warum ein Stahlschiff schwimmt, obwohl Stahl viel dichter ist als Wasser.
Klasse 718 MinAuftrieb und Schwimmen
In dieser Lektion lernst du, woher die Auftriebskraft in Flüssigkeiten kommt und wie du sie mit dem archimedischen Prinzip berechnest. Du erfährst, wann ein Körper schwimmt, schwebt oder sinkt, warum ein Schiff aus Stahl nicht untergeht und was das mit U-Booten, Eisbergen und Heißluftballons zu tun hat.
Klasse 820 MinDruck
In dieser Lektion lernst du, was Druck in der Physik bedeutet und wie du ihn aus Kraft und Fläche berechnest. Du erfährst, warum Schneeschuhe nicht einsinken, warum ein Messer schneidet und wie du mit den Einheiten Pascal, Hektopascal und Bar umgehst. Dazu kommen der Schweredruck als Ausblick, typische Fehler und viele Beispiele aus dem Alltag.
Klasse 820 MinFlaschenzug und Rollen
In dieser Lektion lernst du, wie feste Rollen, lose Rollen und Flaschenzüge dir helfen, schwere Lasten mit weniger Kraft zu heben. Du verstehst die goldene Regel der Mechanik und rechnest mit der Formel F(Zug) = F(Last) / n die nötige Zugkraft an einem Flaschenzug aus.
Klasse 820 MinGetriebe: Übersetzung berechnen
Getriebe Übersetzung berechnen heißt, die Zähnezahl des getriebenen Rads durch die Zähnezahl des treibenden Rads zu teilen. Ist das Ergebnis größer als 1, dreht das Getriebe langsamer und kräftiger, ist es kleiner als 1, dreht es schneller und schwächer. In dieser Lektion rechnest du Drehzahlen, Drehmomente und Fahrradgänge aus und lernst, welche Fehler dir dabei am häufigsten passieren.
Klasse 818 MinHookesches Gesetz
Das Hookesche Gesetz beschreibt, wie stark sich eine Feder dehnt, wenn eine Kraft an ihr zieht: Die Verlängerung ist proportional zur wirkenden Kraft. In dieser Lektion lernst du die Formel F = D · s, bestimmst die Federkonstante D aus einem Experiment und rechnest Beispiele zu Trampolin, Personenwaage und Feder-Stoßdämpfer.
Klasse 820 MinHydraulik: die hydraulische Presse
Hydraulik erklärt, wie eine Flüssigkeit eine kleine Kraft in eine viel größere Kraft verwandelt. In dieser Lektion lernst du das Prinzip der hydraulischen Presse mit der Formel F1 durch A1 ist gleich F2 durch A2, rechnest zwei Beispiele zu Wagenheber und Hebebühne und erfährst, warum dabei keine Energie geschenkt wird.
Klasse 818 MinLuftwiderstand
Der Luftwiderstand ist die Kraft, mit der die Luft jeden bewegten Körper abbremst, und sie wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. In dieser Lektion lernst du, wovon der Luftwiderstand abhängt, wie du ihn mit der Formel berechnest und warum Fallschirmspringer irgendwann nicht mehr schneller werden.
Klasse 818 MinMechanische Arbeit
In dieser Lektion lernst du, was Physiker unter „Arbeit“ verstehen und warum das nicht dasselbe ist wie im Alltag gemeint. Du lernst die Formel W = F · s kennen, rechnest zwei vorgerechnete Beispiele nach und findest heraus, warum stundenlanges Halten einer schweren Kiste im physikalischen Sinn keine Arbeit ist.
Klasse 818 MinSchwerpunkt und Gleichgewicht
Der Schwerpunkt ist der Punkt eines Körpers, in dem man sich seine gesamte Gewichtskraft vereinigt denken kann, und er entscheidet darüber, ob ein Körper im Gleichgewicht bleibt oder umkippt. In dieser Lektion lernst du, wie man den Schwerpunkt einfacher Körper findet, was Standsicherheit bedeutet, und unterscheidest stabiles, labiles und indifferentes Gleichgewicht an Beispielen wie einem Kran und einem Turm aus Bauklötzen.
Klasse 815 MinAnhalteweg und Bremsweg berechnen
Anhalteweg und Bremsweg berechnen kannst du mit zwei Formeln: Der Reaktionsweg ist Geschwindigkeit mal Reaktionszeit, der Bremsweg ist Geschwindigkeit zum Quadrat geteilt durch zwei mal Bremsverzögerung, und beide zusammen ergeben den Anhalteweg. Du lernst in dieser Lektion, warum doppeltes Tempo den Bremsweg vervierfacht, wie die Faustformeln der Fahrschule funktionieren und worin sie sich von der physikalischen Rechnung unterscheiden.
Klasse 918 MinBeschleunigung berechnen
In dieser Lektion lernst du, was Beschleunigung bedeutet und wie du sie aus einer Geschwindigkeitsänderung und der dafür benötigten Zeit berechnest. Du rechnest zwei Beispiele durch, lernst den Unterschied zwischen Beschleunigen und Abbremsen kennen und erfährst, warum der freie Fall ein besonders wichtiger Sonderfall der Beschleunigung ist.
Klasse 918 MinEnergieerhaltungssatz
Der Energieerhaltungssatz sagt, dass Energie nie verschwindet oder neu entsteht, sondern sich nur von einer Form in eine andere umwandelt. In dieser Lektion lernst du, wie sich Höhenenergie und Bewegungsenergie an einer Achterbahn ineinander umwandeln, rechnest zwei Beispiele und erfährst, was mit Reibung passiert.
Klasse 920 MinGeschwindigkeit und Beschleunigung
In dieser Lektion lernst du, wie du Geschwindigkeit aus Weg und Zeit berechnest und zwischen Meter pro Sekunde und Kilometer pro Stunde umrechnest. Danach kommt die Beschleunigung dazu, also die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit. Dazu siehst du typische Fehler beim Umrechnen und den Bezug zu Tacho, Blitzer und Bremsweg.
Klasse 920 MinMechanische Leistung: Formel und Beispiele
Mechanische Leistung berechnen heißt, die verrichtete Arbeit durch die dafür benötigte Zeit zu teilen, also P gleich W durch t, gemessen in Watt. In dieser Lektion lernst du, was Leistung von Arbeit unterscheidet, wie du mit Joule, Sekunden und Watt rechnest und welche typischen Fehler du vermeiden solltest.
Klasse 915 MinNewtonsche Gesetze
In dieser Lektion lernst du die drei Newtonschen Gesetze kennen, mit denen Isaac Newton beschrieb, wie Kräfte auf Körper wirken. Du übst das zentrale Gesetz F = m · a an zwei Beispielen, verstehst, warum du beim Bremsen nach vorn geschleudert wirst, und lernst, warum es bei jeder Kraft auch immer eine Gegenkraft gibt.
Klasse 920 MinSchiefe Ebene: Kräfte berechnen
Eine schiefe Ebene ist eine geneigte Fläche, auf der du eine Last mit weniger Kraft nach oben bringst, als wenn du sie senkrecht hebst, dafür aber einen längeren Weg zurücklegst. In dieser Lektion lernst du, wie du bei einer schiefen Ebene die Kräfte berechnest, was die Hangabtriebskraft ist und warum man mit einer Rampe Kraft spart, aber keine Arbeit.
Klasse 918 MinSchwerelosigkeit: Warum Astronauten schweben
Schwerelosigkeit ist der Zustand, in dem du keine Gewichtskraft spürst, weil du und deine Umgebung gemeinsam frei fallen, und nicht etwa, weil die Schwerkraft fehlt. In dieser Lektion lernst du, warum Astronauten in der ISS schweben, wie viel Schwerkraft dort noch wirkt und wie du Gewichtskraft und Fallstrecke berechnest.
Klasse 918 MinDer freie Fall
In dieser Lektion lernst du, wie sich ein Körper bewegt, der ohne Luftwiderstand zu Boden fällt. Du berechnest Fallstrecke und Geschwindigkeit mit der Fallbeschleunigung und verstehst, warum im Vakuum eine Feder genauso schnell fällt wie ein Hammer. Dazu kommen typische Fehler, der Unterschied zum Fall mit Luftwiderstand und Beispiele aus dem Alltag wie Fallschirmspringen und Bungee.
Klasse 1020 MinDrehmoment berechnen
Das Drehmoment beschreibt, wie stark eine Kraft einen Körper um eine Drehachse dreht. In dieser Lektion lernst du die Formel M ist gleich F mal r mal Sinus Alpha, rechnest Beispiele zum Schraubenschlüssel und erfährst, warum der Winkel zwischen Kraft und Hebelarm über die Wirkung entscheidet.
Klasse 1020 MinGravitation
In dieser Lektion lernst du das Newtonsche Gravitationsgesetz kennen, mit dem sich die Anziehungskraft zwischen zwei beliebigen Massen berechnen lässt. Du rechnest mit der Formel F = G · m1 · m2 / r² und findest heraus, warum du auf dem Mars weniger wiegen würdest als auf der Erde.
Klasse 1020 MinImpuls und Impulserhaltung
In dieser Lektion lernst du, was der physikalische Impuls ist und warum er in einem abgeschlossenen System immer erhalten bleibt. Du rechnest zwei Beispiele zu Stoßvorgängen durch, lernst den Unterschied zwischen elastischem und unelastischem Stoß kennen und erfährst, wie Raketen sich allein mithilfe der Impulserhaltung im All fortbewegen.
Klasse 1020 MinKreisbewegung
In dieser Lektion lernst du, wie man die Geschwindigkeit eines Körpers auf einer Kreisbahn berechnet und warum trotz gleichbleibender Geschwindigkeit eine Beschleunigung wirkt. Du rechnest mit den Formeln v = 2 · π · r / T und F = m · v² / r und lernst den Unterschied zwischen Zentripetal- und Zentrifugalkraft.
Klasse 1020 MinWurfbewegungen
In dieser Lektion lernst du, wie sich der waagerechte Wurf aus zwei unabhängigen Bewegungen zusammensetzt: einer gleichförmigen Bewegung in Wurfrichtung und dem freien Fall nach unten. Du rechnest mit den Formeln h = ½ · g · t² und x = v0 · t und bestimmst Fallzeit und Wurfweite.
Klasse 1020 MinSatellitenbahnen: Umlaufzeit berechnen
Eine Satellitenbahn ist eine Kreis- oder Ellipsenbahn, auf der die Gravitation einen Satelliten ständig zur Erde zieht, ohne dass er abstürzt, weil seine Bahngeschwindigkeit hoch genug ist. In dieser Lektion lernst du, wie du Bahngeschwindigkeit und Umlaufzeit eines Satelliten berechnest und warum geostationäre Satelliten genau in 35800 Kilometern Höhe fliegen.
Klasse 1120 Min
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