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Magnetismus

• Ein Magnet zieht an: Eisen, Kobalt, Nickel

• Den Raum um einen Magneten, in dem die magnetischen Kräfte wirksam sind, nennt man Magnetfeld

• Das Magnetfeld durchdringt die meisten Stoffe. – Ausnahme: Eisen

• Die größte Kraft hat ein Magnet an seinen Polen. Die Pole heißen Nordpol und Südpol.

• Auch die Erde hat zwei Magnetpole: den magnetischen Nordpol und den magneti-schen Südpol.

• Mit einem Kompass kann man sich orientieren. Er enthält eine Magnetnadel, die sich in Nord-Südrichtung einstellt.

• Gleiche Pole zweier Magnete stoßen einander ab, ungleiche Pole ziehen einan-der an.

Das Magnetfeld durchdringt die meis-ten Stoffe.

Die Pole sind die Stellen der stärksten Anziehungskraft.

So kann man sich das Magnet-feld der Erde vorstellen.

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Bewegung und Geschwindigkeit

• Wenn ein Körper seine Geschwindigkeit beibehält, sagt man: Er bewegt sich gleichmäßig.

• Wenn die Geschwindigkeit eines Körpers zunimmt, sagt man: Er bewegt sich be-schleunigt.

• Wenn die Geschwindigkeit eines Körpers abnimmt, sagt man: Er bewegt sich ver-zögert.

• Die Geschwindigkeit eines Körpers berechnet man mit folgender Formel:

Geschwindigkeit = Weg : Zeit

• Die Geschwindigkeit misst man in Meter / Sekunde (m/s) oder Kilometer pro Stun-de (km/h).

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Die Trägheit

• Ein Körper, der in Ruhe ist, will in Ruhe bleiben.

• Ein Körper, der sich bewegt, will in Bewegung bleiben.

• Physiker sagen: Die Körper sind träge.

• Je größer die Masse eines Körper ist, desto größer ist seine Trägheit.

• Die Masse eines Körpers misst man in Kilogramm (kg).

Beim Anfahren des Zugs will der Körper in Ruhe bleiben.

Der Gurt verhindert, dass bei einem Auffahrunfall der Körper in Bewegung bleibt.

Der beladene Modellbahn-wagon hat die größere Masse und Trägheit.

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Die Dichte

• Wenn zwei Körper gleiche Massen haben, dann hat der Körper mit dem kleineren Rauminhalt (dem kleineren Volumen) die größere Dichte.

• Für die Berechnung der Dichte eines Körpers gilt folgende Formel: Dichte = Masse : Volumen

• Die Maßeinheit der Dichte ist Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3).

Gleiche Massen Popcorn: Die gerösteten Popcorn haben die geringere Dichte.

Mit der Waage bestimmt man die Masse …

… mit dem Messglas das Volumen des Steins.

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Kräfte

• Das Wirken von Kräften erkennt man z. B. daran, dass der Körper � verformt wird, � schneller oder langsamer wird, � aus seiner Bewegungsrichtung abgelenkt wird.

• Jede Kraft tritt zusammen mit einer Gegenkraft auf.

• Die Maßeinheit der Kraft ist ein Newton (1 N). 100 g Masse werden von der Erde ungefähr mit der Kraft 1 Newton angezogen. Physiker sagen: Das Gewicht von 100 g Masse ist 1 Newton.

Kräfte können Körper verformen …

… abbremsen, be-schleunigen und in eine Kurve zwingen.

Bei der „Luftballonrakete“ wirken Kraft und Gegen-kraft.

100 g Masse 1 N Gewicht

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Alle Körper bestehen aus Teilchen Kein Körper ist „aus einem Stück“. Jeder Körper ist aus Teilchen aufgebaut.

• Die Teilchen fester Körper sind regelmäßig angeordnet. Sie liegen dicht beisam-men. Zwischen den Teilchen wirken starke Anziehungskräfte.

• Die Teilchen von Flüssigkeiten sind unregelmäßig angeordnet. Sie liegen dicht beisammen. Die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen flüssiger Stoffe sind kleiner als zwischen den Teilchen fester Stoffe.

• Die Teilchen von Gasen sind völlig ungeordnet. Sie sind weit voneinander ent-fernt. Zwischen den Teilchen gasförmiger Stoffe wirken keine Anziehungskräfte.

Teilchen einer Flüssigkeit Teilchen eines Gases Teilchen eines festen Stoffs

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Die Oberflächenspannung

• Zwischen den Teilchen an der Oberfläche einer Flüssigkeit wirken Kräfte. Diese Kräfte sind die Ursache für die Oberflächenspannung.

• Die Oberflächenspannung wird z. B. durch Waschmittel verringert.

Die Büroklammer schwimmt wegen der Oberflächen-spannung.

Wasserläufer nützen die Oberflächenspannung.

Tropfen bilden sich wegen der Oberflächenspannung. Wasch-pulver verringert die Ober-flächenspannung.

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Die Haarröhrchenwirkung

• Enge Röhrchen heißen Haarröhrchen.

• In Haarröhrchen steigt Wasser „von selbst“ hoch: Das Hochsteigen von Flüssig-keiten in Haarröhrchen (Kapillaren) heißt Haarröhrchenwirkung (Kapillarität).

• Je enger das Haarröhrchen ist, desto höher steigt das Wasser.

Je dünner das Röhrchen ist, desto höher steigt das Wasser.

Alte Mauern werden wegen der Haarröhrchenwirkung feucht.

Ursache für die Saugwirkung von Küchenrollen ist die Haarröhrchenwirkung.

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Ausdehnung der Stoffe beim Erwärmen - Thermometer Die meisten Stoffe dehnen sich bei Erwärmung aus und ziehen sich bei Abkühlung zusammen.

• Verschiedene Stoffe dehnen sich bei gleicher Erwärmung verschieden stark aus. – Ausnahme: Gase

• Die Temperatur misst man mit dem Thermometer.

• Im Alltag misst man die Temperatur in Grad Celsius (°C). Bei 0 °C schmilzt Eis. Bei 100 °C siedet Wasser.

• Physiker messen die Temperatur in Kelvin (K). Null Kelvin (≈ -273 °C) ist der ab-solute Nullpunkt.

Nach dem Erhitzen passt die Kugel nicht mehr durch den Ring.

Die zwei Metallstäbe dehnen sich bei unterschiedlicher Erwärmung verschieden stark aus.

Temperaturmessung in Grad Celsius (°C)

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Der Druck und Druckübertragung

• Wenn die Druckkraft auf eine kleine Fläche wirkt, dann ist der Druck groß.

• Wenn die Druckkraft auf eine große Fläche wirkt, dann ist der Druck klein. Druck = Kraft : Fläche

• Die Maßeinheit für den Druck ist ein Pascal (1 Pa): Dabei drückt die Kraft 1 Newton auf den Flächeninhalt 1 m2.

• In der Technik misst man den Druck in Bar (bar): Dabei drückt die Kraft 10 New-ton auf den Flächeninhalt 1 cm2.

• Den Druck misst man mit dem Manometer.

Kleine Fläche � großer Druck Große Fläche � kleiner Druck

1 bar: 10 N drücken auf 1 cm

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Manometer zum Messen des Reifendrucks

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Der Druck in Flüssigkeiten und in der Luft

• Im Wasser (in Flüssigkeiten) wirkt der Druck von allen Seiten.

• Je tiefer man ins Wasser taucht, desto größer wird der Druck.

• Auch die Luft hat ein Gewicht und übt deswegen einen Druck aus.

• Der Luftdruck wirkt von allen Seiten.

• Den Luftdruck misst man mit dem Barometer. Auf Meereshöhe beträgt der Luft-druck ungefähr 1 bar.

• Je höher man ist, desto geringer ist der Luftdruck.

• In hydraulischen Anlagen breitet sich der Druck in einer Flüssigkeit aus. Eine „kleine“ Kraft auf einen „kleinen“ Kolben bewirkt eine „große“ Kraft auf einen „großen“ Kolben.

Der Wasserdruck nimmt mit der Tiefe zu.

Nach dem Absaugen der Luft wird die Flasche vom äußeren Luftdruck zusammengequetscht.

Das Modell einer Hydraulik mit zwei Spritzen

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Auftrieb in Flüssigkeiten und in der Luft

• Im Wasser (in Flüssigkeiten) und in der Luft (in Gasen) wirkt eine Kraft nach oben. Diese Kraft heißt Auftrieb.

• Je größer das Volumen des Körpers ist, desto größer ist der Auftrieb.

• Je größer die Dichte der Flüssigkeit (des Gases) ist, desto größer ist der Auftrieb.

• Ein Körper steigt, wenn der Auftrieb größer als das Gewicht des Körpers ist.

• Ein Körper schwimmt oder schwebt, wenn Auftrieb und Gewicht des Körpers gleich groß sind.

• Ein Körper sinkt, wenn der Auftrieb kleiner als das Gewicht des Körpers ist.

Der Auftrieb im Wasser vermindert scheinbar das Gewicht der Flasche.

Auf das größere Volumen wirkt der größere Auftrieb.

Je größer die Dichte der Flüssigkeit ist, desto größer ist der Auftrieb.

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Vom Schall

• Eine schwingende Schallquelle erzeugt eine Schallwelle.

• Die Schallwelle breitet sich zu unseren Ohren aus und wir hören einen Ton (oder ein Geräusch).

• Die Anzahl der Schwingungen der Schallquelle pro Sekunde heißt Frequenz. Die Frequenz misst man in Hertz.

• Je höher die Frequenz ist, desto höher ist auch der Ton.

• Die Geschwindigkeit, mit der sich eine Schallwelle in der Luft ausbreitet, beträgt ungefähr 340 m/s.

Je höher die Frequenz der Schwingungen ist, desto höher ist der Ton.

Beim Schnurtelefon wird der Ton durch eine gespannte Schnur übertragen.

Wenn du ein Echo hörst, wird der Schall von der Felswand reflektiert.

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Fliegen mit Ballons

• In der Luft und in anderen Gasen wirkt eine Kraft nach oben. Diese Kraft heißt Auftriebskraft (Auftrieb). Die Auftriebskraft ist so groß wie das Gewicht der ver-drängten Luft.

• Wenn die Auftriebskraft (= das Gewicht der verdrängten Luft) größer ist als das Gesamtgewicht des Ballons, steigt der Ballon.

Ein Ballon steigt, wenn die Auftriebskraft größer ist als die Gewichtskraft.

Das Modell eines Heißluftballons

Wetterballons sind mit Helium gefüllt.

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Fliegen mit Tragflächen

• Quer zur Strömungsrichtung der Luft nimmt der Druck ab. Je schneller die Luft strömt, desto geringer ist der Druck.

• Je enger die Stromlinien beisammen liegen, desto größer ist der Unterdruck.

• Der Luftstrom auf die Tragflächen eines Flugzeuges bewirkt einen Auftrieb. Die Größe des Auftriebs hängt ab von der Fluggeschwindigkeit und der Form, dem Flächeninhalt und dem Anstellwinkel der Tragfläche.

Eng zusammen liegende Stromlinien bedeuten Unterdruck.

Durch den Anstellwinkel kann der Auftrieb vergrößert werden.

Der Luftstrom auf die Tragfläche eines Flugzeugs bewirkt einen Auftrieb.