MINT lernen

Trägheitsprinzip

Zehn Übungen zu der einen Frage: Ist die resultierende Kraft null — und was passiert dann mit Tempo und Richtung?

Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1

Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was das Trägheitsprinzip wirklich sagt
AFB I

Welche Aussagen über einen Körper, auf den keine resultierende Kraft wirkt, sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Alle drei falschen Aussagen unterstellen, eine Bewegung brauche einen ständigen Antrieb. Eine Kraft ändert Bewegung, sie hält sie nicht aufrecht. Das Trägheitsprinzip gilt für ruhende und für gleichmäßig geradeaus laufende Körper gleichermaßen; und wer von allein langsamer wird, spürt eben doch eine Kraft — meist die Reibung.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen zum Trägheitsprinzip und zu dem, was man im Alltag davon merkt.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Alle fünf Aussagen prüfen dieselbe Frage: Ändert sich Tempo oder Richtung? Nur dann wirkt eine resultierende Kraft. Der typische Fehler ist, Bewegung selbst schon für einen Kraft-Beweis zu halten.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Wirkt auf einen Körper keine Kraft, so bleibt er in oder er bewegt sich mit gleichbleibender weiter; eine Kraft braucht man nur, um diesen Zustand zu .

Übrig bleibt „erhalten“. Der Satz „um diesen Zustand zu erhalten“ ist grammatisch tadellos, sagt aber genau das Gegenteil des Trägheitsprinzips: Der Zustand erhält sich von allein — eine Kraft braucht man nur zum Ändern.
A4
Resultierende Kraft null oder nicht?
AFB I

Sortiere die acht Szenen danach, ob die resultierende Kraft null ist — und wenn ja, in welchem der beiden erlaubten Zustände sich der Körper befindet.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1In Ruhe, Kraft null
2Gleichmäßig geradeaus, Kraft null
3Kraft wirkt, Bewegung ändert sich
Entscheidend ist nicht, ob sich der Körper bewegt, sondern ob sich seine Bewegung ändert: In den ersten beiden Körben passiert genau das nicht, im dritten schon — auch bei der Kurve, weil sich dort die Richtung ändert.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Wagen läuft auf einer reibungsfreien Bahn geradeaus. In dem Moment, in dem seine Geschwindigkeit 2,5 m/s beträgt, wird der Antrieb abgeschaltet. Welchen Weg legt der Wagen in den 12 s nach dem Abschalten zurück?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Ohne Antrieb und ohne Reibung ist die resultierende Kraft null, also bleibt v = 2,5 m/s. Damit ist s = v · t = 2,5 m/s · 12 s = 30 m. Der typische Fehler: annehmen, der Wagen werde nach dem Abschalten langsamer, und deshalb einen kleineren Weg einsetzen. Im Kopf schnell: 12 · 2,5 = 12 · 2 + 12 · 0,5 = 24 + 6 = 30.
A6
Vier Denkschritte bis zur Aussage
AFB II

So prüft man bei jeder Szene, ob das Trägheitsprinzip greift. Bringe die fünf Denkschritte in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Den Körper festlegen, um den es geht — zum Beispiel den Koffer im Bus.
2Alle Kräfte sammeln, die auf genau diesen Körper wirken.
3Die gesammelten Kräfte zu einer einzigen resultierenden Kraft zusammenfassen.
4Prüfen, ob diese resultierende Kraft null ist.
5Die Folgerung ziehen: Tempo und Richtung bleiben gleich, oder die Bewegung ändert sich.
Am häufigsten rutscht Schritt 3 nach hinten: Viele urteilen schon, sobald sie eine einzelne Kraft entdeckt haben. Erst das Zusammenfassen zeigt, ob sich die Kräfte aufheben — sonst hält man jede gefundene Kraft für eine Bewegungsänderung.
A7
Rechenkette
AFB II

Auf einer reibungsfreien Bahn wird ein Wagen angetrieben. Genau in dem Moment, in dem er 4,0 m/s schnell ist, wird die Antriebskraft abgeschaltet; danach wirkt keine Kraft mehr in Fahrtrichtung oder dagegen.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Wie groß ist die resultierende Kraft auf den Wagen nach dem Abschalten? N
  2. Welche Geschwindigkeit hat der Wagen 3,0 s nach dem Abschalten? m/s
  3. Welchen Weg legt er in diesen 3,0 s zurück? m
  4. Nach welcher Zeit hat er nach dem Abschalten 30 m zurückgelegt? s
Die Kette zeigt den ganzen Gedanken: Weil die resultierende Kraft null ist, bleibt v = 4,0 m/s unverändert, und der Weg wächst gleichmäßig mit der Zeit. In der letzten Zeile muss man s = v · t umstellen — der typische Fehler ist, auch dort zu multiplizieren statt zu dividieren.
A8
Beobachtung und Erklärung
AFB II

Verbinde jede Alltagsbeobachtung mit der Erklärung, die dazu passt.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Denktrick: Frag bei jeder Beobachtung zuerst, wer seine Bewegung behält und wer sie ändert. Dann steht die Erklärung fast von allein da — und du verwechselst nicht das Festhalten am Zustand mit einer Kraft, die angeblich nach hinten drückt.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten steht in Klassenarbeiten der Fehler aus Zeile 2 — die Vorstellung, eine Bewegung brauche einen ständigen Antrieb. Zeile 6 ist der zweite Klassiker: Wer aus 5,0 m/s in 4,0 s einen Weg macht, muss multiplizieren; nur dann kürzen sich die Sekunden weg und es bleibt ein Meterwert.
A10
Wie weit gleitet der Wagen?
AFB III

Ein Wagen gleitet nach dem Abschalten des Antriebs reibungsfrei geradeaus und legt dabei einen bestimmten Weg zurück. Wie verändert sich dieser Weg in jeder Zeile? Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = halbiert, 2 = bleibt gleich, 3 = verdoppelt, 4 = verdreifacht, 5 = vervierfacht. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = halbiert5 = vervierfacht
Die Gleitzeit wird verdoppelt, die Geschwindigkeit bleibt gleich.
Die Geschwindigkeit wird verdoppelt und die Gleitzeit ebenfalls verdoppelt.
Der Wagen wird doppelt so schwer beladen, Geschwindigkeit und Gleitzeit bleiben gleich.
Die Gleitzeit wird halbiert, die Geschwindigkeit bleibt gleich.
Die Geschwindigkeit wird verdreifacht, die Gleitzeit bleibt gleich.
Weil die resultierende Kraft null ist, bleibt die Geschwindigkeit erhalten, und es gilt s = v · t. Der Weg wächst also genau mit den Faktoren von v und t: doppelt mal doppelt ist vierfach. Die Masse steht in dieser Formel überhaupt nicht — der typische Fehler ist, dem schwerer beladenen Wagen einen kürzeren Weg zuzuschreiben. Faktoren im Kopf zu multiplizieren geht schneller als jede Rechnung mit Zahlenwerten.