Entscheide bei jeder Aussage, ob sie richtig oder falsch ist.
Richtig oder falsch?
Aussage 1 von 5
Zwei Fragen genügen fast immer: Wie weit reicht die Kraft, und worauf wirkt sie?
Schau dir die vier Kraft-Karten der Erklärung an: wirkt auf und Reichweite entscheiden.
2
Drei Körbe, neun Phänomene
AFB I
Ordne jedes Phänomen der Grundkraft zu, die dafür verantwortlich ist.
Ziehe die Karten in den passenden Korb — oder wähle eine Karte mit Tab und Enter und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Gravitationskraft
2Elektromagnetische Kraft
3Starke Kernkraft
Alles, was mit Massen im Großen zu tun hat, ist Gravitation. Alles, was Ladungen, Atome und Berührung betrifft, ist elektromagnetisch. Und alles, was im Kern zusammenhält, ist die starke Kernkraft.
Frag dich: Geht es um Massen, um Ladungen oder um Nukleonen im Kern?
„Hand fällt nicht durch den Tisch“ ist elektromagnetisch: Die Elektronenhüllen der Atome stoßen sich ab. Das Neutron hat keine Ladung — nur die Kernkraft kann es festhalten.
3
Die starke Kernkraft in Worten
AFB I
Vervollständige den Merktext.
Ziehe die Bausteine an die richtige Stelle.
Die starke Kernkraft hält den Atomkern . Bei sehr kleinen Abständen ist sie größer als die Kraft. Ihre Reichweite ist winzig: Sie reicht nur bis zum . Sie wirkt zwischen Nukleonen — die spielt für sie keine Rolle.
Das sind genau die vier Merksätze aus der Erklärung.
Vier Sätze in der Merke-Box — hier sind es fünf Lücken, weil der letzte Satz zwei Lücken hat.
4
Vier Kräfte, eine Rangliste
AFB I
Ordne die vier Grundkräfte nach ihrer Stärke bei sehr kleinen Abständen — die stärkste zuerst.
Ziehe die Zeilen mit der Maus oder verschiebe sie mit den Pfeil-Buttons, bis die Reihenfolge stimmt.
1starke Kernkraft (relative Stärke 1)
2elektromagnetische Kraft (etwa 1/100)
3schwache Kraft (etwa 1/1 000 000)
4Gravitationskraft (etwa 10−38)
Die Namen führen in die Irre: „schwach“ ist immer noch 32 Zehnerpotenzen stärker als die Gravitation.
Die Stärke-Leiter in der Erklärung zeigt die Reihenfolge — die Gravitation ist nur ein Punkt.
5
Kreuztabelle der Grundkräfte
AFB II
Setze in jeder Zeile überall dort ein Kreuz, wo die Eigenschaft für diese Kraft zutrifft.
Es können mehrere Kreuze pro Zeile sein — es kann aber auch eine Zeile ganz leer bleiben. Enter setzt und löscht.
Kraft
unbegrenzte Reichweite
wirkt auch auf ungeladene Teilchen
kann abstoßen
spielt im Atomkern eine Rolle
Gravitationskraft
elektromagnetische Kraft
schwache Kraft
starke Kernkraft
Die Gravitation wirkt auf alles, was Masse hat — also auch auf Neutronen — aber im Kern ist sie 38 Zehnerpotenzen zu schwach, um irgendetwas zu bewirken. Abstoßen kann nur die elektromagnetische Kraft; alle anderen ziehen nur an bzw. wandeln um.
„Unbegrenzte Reichweite“ haben genau zwei Kräfte. „Kann abstoßen“ nur eine.
Im Kern zählen drei Kräfte: Kernkraft (hält zusammen), elektromagnetische Kraft (stößt Protonen ab), schwache Kraft (Beta-Zerfall). Die Gravitation ist im Kern bedeutungslos.
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Abstand verdreifacht — Kraft?
AFB II
Im Kraft-Vergleicher zeigt der rote Balken bei r = 1,0 fm genau 225 Einheiten elektrische Abstoßung. Wie viele Einheiten sind es bei r = 3,0 fm?
Denk an Fel ~ 1/r². Eine ganze Zahl reicht.
Dreifacher Abstand → 3² = 9-mal kleinere Kraft: 225 : 9 = 25 Einheiten. Klein, aber nicht null — die Kernkraft ist bei 3 fm dagegen schon praktisch verschwunden.
Der Abstand wird mit 3 multipliziert. Womit wird die Kraft dann geteilt?
1/r²: Faktor 3 im Abstand bedeutet Faktor 3² = 9 in der Kraft. 225 : 9 = ?
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Klick in den Kern
AFB II
Im Bild sind vier Nukleonen-Paare markiert. Klicke jeweils das Paar an, nach dem gefragt wird.
Vier Fragen nacheinander. Mit der Tastatur: Tab zum Paar, Enter auswählen.
A: Nachbarn und beide geladen → beides. C: zwei Neutronen → keine Ladung, nur Kernkraft. D: zwei Protonen quer durch den Kern → zu weit für die Kernkraft, die Abstoßung wirkt trotzdem. B: Proton–Neutron als Nachbarn → Kernkraft ja, Abstoßung nein. (Bei B hat ein Teilchen keine Ladung, bei C sogar beide.)
Zwei Fragen pro Paar: Sind sie Nachbarn? Sind beide geladen?
Kernkraft nur bei Nachbarn. Abstoßung nur, wenn beide Teilchen Protonen sind — egal wie weit auseinander.
8
Fehlersuche im Heft
AFB II
Ein Mitschüler hat sechs Sätze über den Atomkern aufgeschrieben. Drei davon sind falsch.
Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Zwei Fehler betreffen die Reichweite, einer die Rolle der Neutronen — und einer schiebt der Gravitation etwas unter, wofür sie 38 Zehnerpotenzen zu schwach ist.
Prüfe jede Zeile gegen die vier Merksätze: zusammenhalten · stärker bei kleinem Abstand · winzige Reichweite · alle Nukleonen.
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Ein Kern wächst — Szene für Szene
AFB III
Stell dir vor, du baust einen Kern Nukleon für Nukleon auf. Wähle in jeder Szene die richtige Folgerung.
Vier Szenen — jede Entscheidung bringt dich einen Schritt weiter.
Kernkraft ~ Anzahl der Nukleonen, Abstoßung ~ Anzahl der Protonenpaare. Das zweite wächst schneller — irgendwann kippt es.
Wer wächst schneller: etwas, das mit der Anzahl wächst, oder etwas, das mit der Anzahl der Paare wächst?
10
Warum Uran 146 Neutronen braucht
AFB III
Uran-238 hat 92 Protonen und 146 Neutronen, Sauerstoff-16 dagegen 8 Protonen und 8 Neutronen. Welche Aussagen erklären den Neutronenüberschuss schwerer Kerne richtig?
Mehrere Antworten sind richtig.
Neutronen schirmen nichts ab — sie sind ungeladen und ändern die Abstoßung zwischen den Protonen nicht. Sie fügen nur Anziehung hinzu. Und die Gravitation spielt im Kern keine Rolle, egal wie viele Nukleonen dazukommen.
Was bringt ein Neutron in den Kern mit — und was bringt es nicht mit?
Richtig sind alle Aussagen, die nur mit „Kernkraft ohne Abstoßung“ argumentieren. Falsch sind Abschirmung (Neutronen sind ungeladen) und Gravitation (38 Zehnerpotenzen zu schwach).
