Ein Koffer hat auf der Erde die Masse 15 kg und die Gewichtskraft 150 N. Er wird zum Mond gebracht. Welche Angabe ändert sich?

Erklärung: Die Masse (15 kg) ist eine Eigenschaft des Körpers und überall gleich. Die Gewichtskraft F_G = m · g hängt vom Ortsfaktor g ab — auf dem Mond ist g kleiner, also auch die Gewichtskraft.

Wie groß ist die Gewichtskraft eines Körpers mit der Masse 8 kg auf der Erde (in Newton)? Verwende g = 10 m/s².

Erklärung: F_G = m · g = 8 kg · 10 m/s² = 80 N.

Ein Astronaut hat auf der Erde eine Gewichtskraft von 750 N. Wie groß ist seine Masse in kg? (g = 10 m/s²)

Erklärung: m = F_G / g = 750 N / 10 m/s² = 75 kg. Die Masse bleibt auch auf dem Mond 75 kg — nur die Gewichtskraft ändert sich.

Auf dem Mond hat ein Astronaut eine kleinere Gewichtskraft, also auch weniger Masse.

Erklärung: Falsch. Die Masse ist ortsunabhängig und bleibt gleich. Nur die Gewichtskraft ist auf dem Mond kleiner, weil g dort kleiner ist (etwa 1,6 m/s² statt 10 m/s²).

Die Fallbeschleunigung beträgt g ≈ 10 m/s². Wie groß ist die Gewichtskraft eines 500-g-Apfels in Newton?

Erklärung: F_G = m · g = 0,5 kg · 10 m/s² = 5 N. Achtung: 500 g = 0,5 kg.

In welcher Situation herrscht Kräftegleichgewicht (resultierende Kraft null)?

Erklärung: Kräftegleichgewicht heißt, dass sich alle Kräfte aufheben — der Körper ruht oder bewegt sich gleichförmig. Der gleichmäßig sinkende Springer ist im Gleichgewicht; Stein und Rakete werden schneller, dort wirkt eine resultierende Kraft.

Ein Buch liegt auf dem Tisch und ruht. Welche Kräfte wirken auf das Buch?

Erklärung: Auf das Buch wirken zwei Kräfte: die Gewichtskraft nach unten (F_G = m · g) und die Normalkraft des Tisches nach oben. Beide sind gleich groß und entgegengesetzt — Kräftegleichgewicht.

Zwei Kräfte von je 3 N wirken in dieselbe Richtung auf einen Körper. Wie groß ist die resultierende Kraft in Newton?

Erklärung: Bei gleicher Richtung addieren sich die Beträge: F_res = 3 N + 3 N = 6 N.

Zwei Kräfte von 5 N und 3 N wirken in entgegengesetzte Richtungen auf einen Körper. Wie groß ist die resultierende Kraft in Newton?

Erklärung: Bei entgegengesetzten Kräften ziehe die Beträge ab: F_res = |5 N − 3 N| = 2 N, in Richtung der größeren Kraft.

Zwei Kräfte von 3 N und 4 N wirken senkrecht zueinander auf einen Körper. Wie groß ist die resultierende Kraft in Newton?

Erklärung: Kräfte sind Vektoren — senkrechte Kräfte werden über das Kräfteparallelogramm zusammengesetzt: F_res = √(3² + 4²) N = √25 N = 5 N. Nicht 3 N + 4 N = 7 N; gerichtete Kräfte darf man nicht einfach als Zahlen addieren.

Ein Wagen steht auf einer schiefen Ebene. In welche zwei Komponenten wird seine Gewichtskraft zerlegt?

Erklärung: Die Gewichtskraft bleibt gleich, wird aber zerlegt: die Hangabtriebskraft (parallel zur Ebene, treibt den Wagen hinab) und die Normalkraft (senkrecht zur Ebene, drückt gegen die Fläche).

Dieselbe Kiste steht einmal auf einer 30°-Rampe und einmal auf einer 10°-Rampe. Auf der 30°-Rampe ist die Hangabtriebskraft größer. Stimmt das?

Erklärung: Richtig. Die Hangabtriebskraft ist F_H = m · g · sin(α). Bei 30° ist sin(α) größer als bei 10°, also ist die Hangabtriebskraft auf der steileren 30°-Rampe größer.

Zwei Rampen führen auf dieselbe Höhe: Rampe A ist kurz und steil, Rampe B ist lang und flach. Bei welcher Rampe ist die Kraft zum Hochschieben des Rollstuhls kleiner?

Erklärung: Zum Hochschieben muss man die Hangabtriebskraft F_H = m · g · sin(α) überwinden. Bei der flachen Rampe B ist der Neigungswinkel α kleiner, also sin(α) und damit die nötige Kraft kleiner. Die gleiche Höhe legt die Kraft nicht fest — sie bestimmt nur, wie lang der Weg wird: Die flache Rampe braucht weniger Kraft, aber mehr Strecke.

Bei der statischen Kraftmessung nutzt man das ___: Die zu messende Kraft wird durch eine gleich große, entgegengesetzte Kraft im Gleichgewicht gehalten.

Erklärung: Bei der statischen Kraftmessung (z. B. Federwaage) wird die zu messende Kraft durch eine Gegenkraft ausgeglichen. Im Gleichgewicht liest man die Kraft an der Skala ab.

Kiste A hat die Masse 20 kg. Kiste B hat die Gewichtskraft 150 N (g = 10 m/s²). Welche Kiste hat die größere Masse?

Erklärung: Kiste B hat die Masse m = F_G / g = 150 N / 10 m/s² = 15 kg. Kiste A hat 20 kg — also mehr Masse. Newton (N) und Kilogramm (kg) darf man nicht direkt vergleichen.

Wer im Alltag sagt „Ich wiege 70 kg", gibt physikalisch gesehen die Masse an.

Erklärung: Richtig. Die Angabe in kg ist eine Masse. Die Gewichtskraft wäre F_G = 70 kg · 10 m/s² = 700 N. Umgangssprachlich sagt man „wiegen", meint aber die Masse.

In welcher Einheit gibt man den Ortsfaktor g an?

Antwort: N/kg

Erklärung: Newton pro Kilogramm: Auf der Erde zieht die Schwerkraft an jedem Kilogramm mit etwa 9,81 N.

Für welche Einheit steht das Zeichen N?

Antwort: Newton

Erklärung: N steht für Newton, die Einheit der Kraft — benannt nach Isaac Newton.

Ein Astronaut hat auf der Erde die Masse 80 kg. Welche Masse hat er auf dem Mond?

Antwort: 80 kg

Erklärung: Die Masse ist überall gleich. Auf dem Mond ist nur die Gewichtskraft kleiner, weil der Ortsfaktor dort etwa ein Sechstel beträgt.

Wie groß ist die Gewichtskraft auf eine Tafel Schokolade mit 100 g auf der Erde, ungefähr?

Antwort: 1 N

Erklärung: F_G = m · g = 0,1 kg · 9,81 N/kg ≈ 1 N. Ein Newton ist also etwa das Gewicht einer Tafel Schokolade.

Welches Formelzeichen hat die Kraft?

Antwort: F

Welche Größe hat das Formelzeichen F?

Antwort: die Kraft

Welches Formelzeichen hat die Masse?

Antwort: m

Welche Größe hat das Formelzeichen m?

Antwort: die Masse

Welches Formelzeichen hat der Ortsfaktor?

Antwort: g

Welche Größe hat das Formelzeichen g?

Antwort: der Ortsfaktor

In welcher Einheit misst man die Kraft?

Antwort: Newton

Welche Größe misst man in Newton?

Antwort: die Kraft

In welcher Einheit misst man die Masse?

Antwort: Kilogramm

Welche Größe misst man in Kilogramm?

Antwort: die Masse

Aufgabe 1 von 30