Tägliche Übung 23 (Klasse 9)

Diese Übung bietet eine spannende Möglichkeit, das Verständnis für mechanische Schwingungen und die Grundlagen der Physik zu vertiefen. Die Schüler*innen lernen, wie Kräfte wirken und wie man Schwingungen analysiert. Ideal für den Unterricht oder zur Wiederholung!

Lernziele

• Verständnis der Newtonschen Gesetze und deren Anwendung
• Erkennen der Beziehung zwischen Kraft und Bewegung
• Analyse von mechanischen Schwingungen anhand von Diagrammen
• Berechnung von Amplitude, Periodendauer und Frequenz

Aufgaben

1. Ergänze die Aussagen.
   • a) Ein Körper bleibt im Zustand der Ruhe oder in geradlinig gleichförmiger Bewegung, solange keine Kraft auf ihn einwirkt.
   • b) Wirkt auf einen Körper eine Kraft, so entsteht immer eine in entgegengesetzter Richtung wirkende Gegenkraft.
   • c) Die Beschleunigung eines Körpers ist direkt proportional zur angreifenden Kraft.
2. Das y(t)-Diagramm zeigt eine mechanische Schwingung.
   • a) Gib die Amplitude y_max, die Periodendauer T und die Frequenz f der Schwingung an.
   • b) Entscheide und begründe, ob es sich um eine gedämpfte oder ungedämpfte Schwingung handelt.
3. Ein Fadenpendel mit der Masse m = 100 g und der Länge l = 1,00 m hat die Schwingungsdauer T = 1,0 s. Gib die Schwingungsdauer an für ein Fadenpendel mit:
   • a) m = 200 g und l = 1,00 m: T = 1,0 s
   • b) m = 100 g und l = 4,00 m: T = 2,0 s

Lösungen

1. Ergänze die Aussagen.
   • a) Ein Körper bleibt im Zustand der Ruhe oder in geradlinig gleichförmiger Bewegung, solange keine Kraft auf ihn einwirkt. (1)
   • b) Wirkt auf einen Körper eine Kraft, so entsteht immer eine in entgegengesetzter Richtung wirkende Gegenkraft. (1)
   • c) Die Beschleunigung eines Körpers ist direkt proportional zur angreifenden Kraft. (1)
2. Das y(t)-Diagramm zeigt eine mechanische Schwingung.
   • a) Gib die Amplitude y_max = 2 mm (1), die Periodendauer T = 0,01 s (1) und die Frequenz f = 100 Hz (1) der Schwingung an.
   • b) Entscheide und begründe, ob es sich um eine gedämpfte oder ungedämpfte Schwingung handelt: ungedämpfte Schwingung, da die Amplitude y_max konstant ist (2).
3. Ein Fadenpendel mit der Masse m = 100 g und der Länge l = 1,00 m hat die Schwingungsdauer T = 1,0 s. Gib die Schwingungsdauer an für ein Fadenpendel mit:
   • a) m = 200 g und l = 1,00 m: T = 1,0 s
   • b) m = 100 g und l = 4,00 m: T = 2,0 s