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Übungen: Das Aktionsprinzip

Fünf interaktive Aufgaben zum zweiten newtonschen Gesetz — Lückentext, Rechenkette, Tabelle, Proportionalitäts-Skala und Fehlersuche.

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Fünf interaktive Aufgaben von AFB I bis III zum zweiten newtonschen Gesetz. Jede Aufgabe hat gestufte Hilfen; gelöste Aufgaben zählt die Fortschrittsleiste oben mit. Alles ist auch mit der Tastatur bedienbar.

A1Das Gesetz im WortlautAFB I

Ziehe die Wörter in die Lücken.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Die Änderung der Bewegung — also die — ist zur einwirkenden Kraft und hat dieselbe wie die Kraft. In der Gleichung F = m · a steht m für die . Die Einheit der Kraft heißt : 1 N = 1 kg · m/s².

Der Satz macht zwei Aussagen auf einmal — eine über die Größe (proportional) und eine über die Richtung. Beide stecken in F = m · a.
A2Eine einzige AnwendungAFB I

Ein Einkaufswagen mit der Masse m = 25 kg wird mit a = 0,8 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die dafür nötige Kraft?

Zahl eintragen — Enter prüft direkt. Das Komma ist erlaubt.
F = m · a = 25 kg · 0,8 m/s² = 20 kg·m/s² = 20 N. Die Einheit fällt beim Einsetzen von selbst richtig heraus — genau dafür ist 1 N = 1 kg·m/s² definiert.
A3Dieselbe Gleichung, dreimal umgestelltAFB II

In jeder Zeile fehlt eine Größe. Rechne sie aus.

Fülle die weiß hinterlegten Felder aus. Kommazahlen mit Komma oder Punkt.
 F in Nm in kga in m/s²
Fall A12001,5
Fall B900,5
Fall C25050
Fall D0,54
Dreimal dieselbe Beziehung, dreimal anders aufgelöst: F = m · a, m = F : a und a = F : m. Fall D zeigt außerdem, dass die Formel für kleine Massen genauso gilt — 0,5 kg sind eine halbe Tafel Schokolade.
A4Was wird aus der Beschleunigung?AFB II

Ausgangslage ist eine Kraft F, die auf eine Masse m wirkt und die Beschleunigung a erzeugt. Wähle für jede Änderung die passende Stufe.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = ein Viertel, 2 = die Hälfte, 3 = bleibt gleich, 4 = das Doppelte, 5 = das Vierfache. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = ein Viertel5 = das Vierfache
Die Kraft F wird verdoppelt, die Masse bleibt gleich.
Die Masse m wird verdoppelt, die Kraft bleibt gleich.
Die Kraft F wird vervierfacht, die Masse bleibt gleich.
Die Masse m wird auf ein Viertel verringert, die Kraft bleibt gleich.
Kraft und Masse werden beide verdoppelt.
In a = F : m steht F im Zähler und m im Nenner. Deshalb wirkt eine Verdopplung von F genauso wie eine Halbierung von m — und wenn man beide gleichzeitig verdoppelt, kürzt sich der Faktor heraus.
A5Vom Bremsweg zur BremskraftAFB III

Ein Auto der Masse m = 1200 kg wird aus v = 20 m/s in 4,0 s gleichmäßig bis zum Stillstand abgebremst. Rechne dich Schritt für Schritt zur Bremskraft durch.

Jeder Schritt schaltet den nächsten frei.
  1. Wie groß ist der Betrag der Geschwindigkeitsänderung Δv?m/s
  2. Wie groß ist der Betrag der Beschleunigung a = Δv : Δt?m/s²
  3. Wie groß ist die Bremskraft F = m · a?N
Aus 20 m/s in 4,0 s heißt: pro Sekunde 5 m/s weniger, also a = 5 m/s². Mit F = 1200 kg · 5 m/s² = 6000 N = 6,0 kN. Zum Vergleich: Die Gewichtskraft desselben Autos beträgt rund 12 000 N — die Bremskraft ist also etwa halb so groß.