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01
Formel
Wie berechnet man die Geschwindigkeit bei einer gleichförmigen Bewegung?
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Antwort
v = sts Weg in m, t Zeit in s, v Geschwindigkeit in m/s. Von m/s zu km/h mit 3,6 malnehmen, von km/h zu m/s durch 3,6 teilen.
02
Formel
Wie hängen die Masseneinheiten mg, g, kg und t zusammen?
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Antwort
1 t = 1000 kg = 1 000 000 gJeder Schritt von mg zu g zu kg zu t ist der Faktor 1000. Beispiel: 250 g = 0,25 kg. Typischer Fehler: nur mit 100 umrechnen.
03
Formel
Wie hängen Kraft, Masse und Beschleunigung zusammen?
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Antwort
F = m · aF Kraft in N, m Masse in kg, a Beschleunigung in m/s². Das ist das Aktionsprinzip, das zweite newtonsche Axiom.
04
Formel
Wie stellt man F = m · a nach a und nach m um?
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Antwort
a = Fm m = FaMan teilt jeweils durch die Größe, die man nicht sucht. Typischer Fehler: m und a beim Umstellen vertauschen.
05
Formel
Wie berechnet man die Gewichtskraft eines Körpers?
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Antwort
FG = m · gm Masse in kg, g Ortsfaktor in N/kg, FG Gewichtskraft in N. Beispiel: 5 kg auf der Erde ergeben 5 kg · 9,81 N/kg = 49,05 N.
06
Formel
Welche Ortsfaktoren muss man kennen?
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Antwort
gErde = 9,81 N/kgMond 1,6 N/kg, Mars 3,7 N/kg, Jupiter 24,8 N/kg. Die Masse ist überall gleich, nur die Gewichtskraft ändert sich mit dem Ort.
07
Formel
Welche Einheiten gehören zu m, F, D und g — und wie ist 1 N erklärt?
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Antwort
1 N = 1 kg · m/s²m Masse in kg, F Kraft in N, D Federkonstante in N/cm oder N/m, g Ortsfaktor in N/kg. Eine Kraft von 1 N beschleunigt 1 kg mit 1 m/s².
08
Formel
Wie lautet das hookesche Gesetz?
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Antwort
F = D · sF Kraft in N, D Federkonstante in N/cm, s Dehnung in cm. Es gilt nur bis zur Elastizitätsgrenze; dort ist das F-s-Diagramm eine Ursprungsgerade.
09
Formel
Wie stellt man F = D · s nach D und nach s um?
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Antwort
D = Fs s = FDD ist die Steigung der Ursprungsgeraden im F-s-Diagramm. Typischer Fehler: die Gesamtlänge der Feder statt der Dehnung einsetzen.
10
Formel
Was ist die Dehnung s einer Feder?
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Antwort
s = lLast − l0Länge unter Last minus Ruhelänge. Nur diese Differenz gehört in F = D · s.
11
Formel
Wie berechnet man den Betrag von zwei Kräften, die senkrecht aufeinander stehen?
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Antwort
F = √(F1² + F2²)Der Satz des Pythagoras gilt nur bei senkrechten Kräften. Gleiche Richtung: F1 + F2. Entgegengesetzt: F1 − F2 mit der Richtung der größeren Kraft.
12
Formel
Wie lautet das Hebelgesetz?
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Antwort
F1 · l1 = F2 · l2l ist der Kraftarm, also der Abstand vom Drehpunkt. Es gilt für den zweiseitigen und den einseitigen Hebel. Typischer Fehler: vom Kraftangriffspunkt statt vom Drehpunkt aus messen.
13
Formel
Welche Zugkraft braucht man an einem Flaschenzug?
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Antwort
F = FGnn ist die Zahl der tragenden Seilstücke. Der Zugweg wird dafür n-mal so lang. Bei vier tragenden Seilstücken zieht man mit einem Viertel der Gewichtskraft.
14
Formel
Welche Kraft braucht man auf der schiefen Ebene?
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Antwort
F = FG · hlh Höhe, l Länge der schiefen Ebene. Je flacher die Ebene, desto kleiner die Kraft und desto länger der Weg.
15
Formel
Wie lautet die Goldene Regel der Mechanik?
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Antwort
F1 · s1 = F2 · s2Was man an Kraft spart, muss man an Weg zugeben. Kein Kraftwandler spart Arbeit.
16
Formel
Woraus setzt sich der Anhalteweg zusammen?
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Antwort
Anhalteweg = Reaktionsweg + BremswegWährend der Reaktionszeit fährt das Auto unverändert weiter, der Reaktionsweg folgt aus v = s durch t. Erst danach wirkt die Bremskraft.
17
Begriff
Was bedeuten träge und schwere Masse?
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Antwort
Die träge Masse beschreibt, wie stark ein Körper sich einer Bewegungsänderung widersetzt. Die schwere Masse beschreibt, wie stark er von der Erde angezogen wird. Beide sind gleich groß, deshalb genügt die eine Größe m.
18
Begriff
Warum sind Masse und Gewichtskraft nicht dasselbe?
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Antwort
Die Masse m in kg ist ortsunabhängig und ein Maß für die Stoffmenge. Die Gewichtskraft FG in N hängt über den Ortsfaktor vom Ort ab. Das Alltagswort ‚Gewicht‘ meint meist die Masse — in der Physik immer trennen.
19
Begriff
Welche Eigenschaften hat die Masse eines Körpers?
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Antwort
Sie ist ortsunabhängig, additiv und ändert sich weder mit der Form noch mit dem Zustand. Zerknautschtes oder geschmolzenes Material hat dieselbe Masse wie vorher.
20
Begriff
Woran erkennt man, dass eine Kraft wirkt?
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Antwort
An ihren Wirkungen: Sie ändert die Bewegung nach Betrag oder Richtung, oder sie verformt einen Körper. An jeder Kraft sind immer zwei Partner beteiligt.
21
Begriff
Wie misst man richtig mit dem Federkraftmesser?
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Antwort
Passenden Messbereich wählen, vor der Messung die Nullstellung prüfen, das Gerät in Zugrichtung senkrecht halten und auf Augenhöhe ablesen. Über dem Messbereich wird die Feder dauerhaft verformt.
22
Begriff
Was sagt das Trägheitsprinzip, das erste newtonsche Axiom?
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Antwort
Ist die resultierende Kraft null, so bleibt ein Körper in Ruhe oder bewegt sich gleichförmig weiter. Für eine gleichförmige Bewegung braucht man also keine Kraft.
23
Begriff
Was sagt das Aktionsprinzip, das zweite newtonsche Axiom?
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Antwort
Eine resultierende Kraft beschleunigt einen Körper: a ist proportional zu F und umgekehrt proportional zu m, also F = m · a. Doppelte Kraft bedeutet doppelte Beschleunigung, doppelte Masse bedeutet halbe Beschleunigung.
24
Begriff
Was sagt das Wechselwirkungsprinzip, das dritte newtonsche Axiom?
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Antwort
Kraft und Gegenkraft sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet, sie greifen aber an zwei verschiedenen Körpern an. Genau deshalb heben sie sich nicht auf.
25
Begriff
Elastische oder plastische Verformung — was ist der Unterschied?
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Antwort
Elastisch: Der Körper nimmt nach dem Entlasten seine alte Form wieder an. Plastisch: Die Verformung bleibt bestehen.
26
Begriff
Was ist die Elastizitätsgrenze?
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Antwort
Die Belastung, oberhalb der eine Feder nicht mehr in ihre Ruhelänge zurückgeht. Bis dahin gilt F = D · s, darüber nicht mehr.
27
Begriff
Was gehört zu einem vollständigen Kraftpfeil?
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Antwort
Betrag, Richtung und Angriffspunkt. Der Betrag steckt in der Länge des Pfeils und folgt aus dem Kräftemaßstab, zum Beispiel 1 cm für 10 N.
28
Begriff
Was ist die resultierende Kraft?
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Antwort
Die eine Kraft, die alle an einem Körper wirkenden Kräfte ersetzt. Gleiche Richtung: Beträge addieren. Entgegengesetzt: Beträge subtrahieren, Richtung der größeren Kraft. Sonst über das Kräfteparallelogramm.
29
Begriff
Kräftegleichgewicht oder Wechselwirkungspaar?
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Antwort
Im Kräftegleichgewicht wirken die Kräfte an einem einzigen Körper und ergeben zusammen null. Beim Wechselwirkungspaar wirken sie an zwei verschiedenen Körpern und ergeben nie null.
30
Begriff
Was sind Hangabtriebskraft und Normalkraft?
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Antwort
Die beiden Teilkräfte, in die man die Gewichtskraft auf einer schiefen Ebene zerlegt. Die Hangabtriebskraft zeigt den Hang hinab, die Normalkraft senkrecht in die Fläche. Je steiler der Hang, desto größer die Hangabtriebskraft.
31
Begriff
Was ist ein Kraftwandler?
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Antwort
Ein Gerät, das den Betrag oder die Richtung einer Kraft ändert. Arbeit spart es nie: Kraftgewinn wird immer mit einem längeren Weg bezahlt.
32
Begriff
Was sind Kraftarm und Drehmoment?
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Antwort
Der Kraftarm l ist der Abstand vom Drehpunkt zur Wirkungslinie der Kraft. Das Drehmoment ist das Produkt aus Kraft und Kraftarm. Ein Hebel ist im Gleichgewicht, wenn beide Drehmomente gleich groß sind.
33
Begriff
Feste Rolle, lose Rolle — was leistet welche?
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Antwort
Die feste Rolle ändert nur die Richtung, die Kraft bleibt gleich groß. Die lose Rolle halbiert die Kraft, dafür wird der Zugweg doppelt so lang.
34
Begriff
Was sind die tragenden Seilstücke eines Flaschenzugs?
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Antwort
Alle Seilstücke, die an der losen Rolle und damit an der Last ziehen. Bei n tragenden Seilstücken ist die Zugkraft nur der n-te Teil der Gewichtskraft. Typischer Fehler: das Zugseil in der Hand mitzählen, obwohl es nicht trägt.
35
Begriff
Wie ordnet man Haft-, Gleit- und Rollreibung nach ihrer Größe?
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Antwort
Die Haftreibung ist größer als die Gleitreibung, die Gleitreibung größer als die Rollreibung. Reibung wirkt immer entgegen der Bewegung oder dem Bewegungsversuch.
36
Begriff
Wovon hängt die Reibungskraft ab — und wovon nicht?
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Antwort
Sie hängt von den Materialien der beiden Oberflächen und von der Anpresskraft ab. Sie hängt nicht von der Größe der Auflagefläche und nicht von der Geschwindigkeit ab.
37
Begriff
Warum schützen Gurt, Airbag, Knautschzone und Helm?
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Antwort
Beim Aufprall bewegt sich der Körper wegen seiner Trägheit weiter. Alle vier verlängern die Bremszeit; nach F = m · a wird die Kraft auf den Körper dadurch kleiner.
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Gehen Sie die Karten dreimal durch. Sprechen Sie die Antwort jedes Mal laut aus, bevor Sie umdrehen — nur so merken Sie, ob Sie die Formel wirklich abrufen können. Als gelernt markieren Sie eine Karte erst, wenn Sie sie zweimal hintereinander fehlerfrei konnten; danach zeigt Ihnen der Filter „Nur ungelernte“ genau den Rest, der noch offen ist. Starten Sie mit „Nur Formeln“, denn ohne die Formeln nützen die Begriffe in der Klassenarbeit wenig.