Dichte

Density

Natur und Technik Klasse 7 18 Aufgaben
PhysikDichte

Warum schwimmt ein Ozeanriese aus Stahl, während ein Stahlnagel sinkt? Die Kinder bestimmen Masse und Volumen (auch unregelmäßiger Körper mit dem Überlaufgefäß), berechnen ρ = m / V und erkennen die Dichte als Eigenschaft des Stoffes, nicht des Gegenstands: Ein großer Holzblock hat keine größere Dichte als ein kleiner. Die Fehlvorstellung „schwer sinkt, leicht schwimmt" ist der Kern des Topics (Driver et al. 1994); die Erzählung von Archimedes und der Krone ist der historische Haken. Verbindet NuT mit Mathematik (Proportionalität, Quotienten). Bereitet Auftrieb (`physik.mechanik.druck-und-auftrieb`) und Stoffbestimmung in der Chemie vor.

Vorrechnen (1)

Voraussetzungen (2)

Stoffe und ihre Eigenschaften
Klasse 5
›
Naturwissenschaftliches Arbeiten
Klasse 5
›

Ermöglicht (1)

Druck und Auftrieb
Klasse 9
›
Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Drei Körper wiegen jeweils 100 g. Welcher hat die größte Dichte?

  • ● Körper A mit 50 cm³ Volumen
  • ○ Körper B mit 100 cm³ Volumen
  • ○ Körper C mit 200 cm³ Volumen
Die Dichte gibt an, wie viel Masse in einem bestimmten Volumen steckt (ρ = m / V). Bei gleicher Masse hat der Körper mit dem kleinsten Volumen die größte Dichte — nicht der größte Körper.
Lückentext #2 15s ▶ Testen

Die Formel zur Berechnung der Dichte lautet: ρ = ___ / V

✓ Antwort: m
Die Dichte ρ (rho) berechnet sich aus Masse m geteilt durch Volumen V: ρ = m / V.
Multiple Choice #3 10s ▶ Testen

In welcher Einheit wird die Dichte üblicherweise angegeben?

  • ○ kg
  • ○ m³
  • ● g/cm³ oder kg/m³
Die Dichte wird als Masse pro Volumen angegeben, also in g/cm³ oder kg/m³. Wasser hat z. B. eine Dichte von 1 g/cm³ = 1000 kg/m³. kg allein ist eine Masse, m³ allein ein Volumen.
Lückentext #4 30s ▶ Testen

Ein Metallwürfel hat eine Masse von 216 g und ein Volumen von 80 cm³. Wie groß ist seine Dichte in g/cm³? Antwort: ___

✓ Antwort: 2,7
ρ = m / V = 216 g / 80 cm³ = 2,7 g/cm³. Das entspricht der Dichte von Aluminium.
Wahr / Falsch #5 20s ▶ Testen

Ein großer Holzblock hat immer eine größere Dichte als ein kleiner Eisennagel.

✓ Falsch
Falsch! Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft und hängt nicht von der Größe des Gegenstandes ab. Eisen hat immer eine höhere Dichte als Holz, egal wie groß die Gegenstände sind.
Wahr / Falsch #6 20s ▶ Testen

Ein Gegenstand mit einer Dichte kleiner als 1 g/cm³ schwimmt auf Wasser.

✓ Wahr
Richtig! Wasser hat eine Dichte von 1 g/cm³. Gegenstände mit geringerer Dichte schwimmen, solche mit größerer Dichte sinken.
Lückentext #7 15s ▶ Testen

Die Dichte von Wasser beträgt ___ g/cm³.

✓ Antwort: 1
Wasser hat bei Raumtemperatur eine Dichte von ca. 1 g/cm³ (genauer: 0,998 g/cm³ bei 20 °C). Das ist ein wichtiger Referenzwert.
Sortieren #8 35s ▶ Testen

Ordne die Stoffe nach ihrer Dichte, beginnend mit der geringsten.

✓ Antwort: Kork (ca. 0,2 g/cm³), Wasser (1,0 g/cm³), Aluminium (2,7 g/cm³), Eisen (7,87 g/cm³), Gold (19,3 g/cm³)
Kork ist sehr leicht und schwimmt auf Wasser. Aluminium ist ein Leichtmetall. Eisen ist deutlich schwerer. Gold hat eine der höchsten Dichten aller Metalle.
Wahr / Falsch #9 15s ▶ Testen

Zwei unterschiedlich große Kugeln aus dem gleichen Material haben die gleiche Dichte.

✓ Wahr
Richtig! Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft. Egal wie groß oder klein ein Objekt ist — wenn es aus dem gleichen Material besteht, hat es die gleiche Dichte.
Mittel
Lückentext #1 30s ▶ Testen

Ein Eisenblock hat eine Dichte von 7,87 g/cm³ und ein Volumen von 10 cm³. Wie groß ist seine Masse in Gramm? Antwort: ___

✓ Antwort: 78,7
m = ρ · V = 7,87 g/cm³ · 10 cm³ = 78,7 g. Man stellt die Dichte-Formel nach m um: m = ρ · V.
Lückentext #2 30s ▶ Testen

Eine Goldmünze hat eine Masse von 38,6 g und eine Dichte von 19,3 g/cm³. Welches Volumen hat sie in cm³? Antwort: ___

✓ Antwort: 2
V = m / ρ = 38,6 g / 19,3 g/cm³ = 2 cm³. Man stellt die Dichte-Formel nach V um: V = m / ρ.
Multiple Choice #3 15s ▶ Testen

Wie kann man das Volumen eines unregelmäßig geformten Körpers bestimmen?

  • ○ Mit einem Lineal messen
  • ○ Durch Wiegen
  • ● Durch Wasserverdrängung im Überlaufgefäß
Man taucht den Körper in ein mit Wasser gefülltes Überlaufgefäß und misst das Volumen des überlaufenden Wassers. Das Lineal hilft nur bei regelmäßigen Formen, und Wiegen liefert die Masse, nicht das Volumen.
Multiple Choice #4 15s ▶ Testen

Welche zwei Körper haben sicher die gleiche Dichte?

  • ● Ein kleines und ein großes Stück Silber
  • ○ Zwei gleich große Würfel aus Kork und Blei
  • ○ Zwei gleich schwere Kugeln aus Holz und Stein
Die Dichte ist materialspezifisch — sie hängt nur von der Art des Stoffes ab, nicht von Größe oder Form. Gleiches Volumen oder gleiche Masse sagen dagegen nichts über die Dichte aus.
Lückentext #5 40s ▶ Testen

Ein Quader hat die Maße 5 cm × 4 cm × 2 cm und eine Masse von 312 g. Wie groß ist seine Dichte in g/cm³? Antwort: ___

✓ Antwort: 7,8
Volumen: V = 5 · 4 · 2 = 40 cm³. Dichte: ρ = m / V = 312 g / 40 cm³ = 7,8 g/cm³. Das könnte Stahl sein.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Ein Stück Metall hat die Dichte 8,9 g/cm³. Um welches Metall handelt es sich vermutlich?

  • ○ Aluminium (2,7 g/cm³)
  • ○ Eisen (7,87 g/cm³)
  • ● Kupfer (8,9 g/cm³)
  • ○ Gold (19,3 g/cm³)
Die gemessene Dichte von 8,9 g/cm³ stimmt mit der Dichte von Kupfer überein. So kann man mithilfe von Dichtetabellen ein Material identifizieren.
Lückentext #7 30s ▶ Testen

Wie viel wiegt 500 cm³ Aluminium in Gramm? (Dichte: 2,7 g/cm³) Antwort: ___

✓ Antwort: 1350
m = ρ · V = 2,7 g/cm³ · 500 cm³ = 1350 g = 1,35 kg.
Schwer
Multiple Choice #1 30s ▶ Testen

Beim Messen der Dichte erhältst du 7,5 g/cm³ statt des Tabellenwertes 7,87 g/cm³ für Eisen. Welche Aussage ist am sinnvollsten?

  • ○ Das Material ist kein Eisen.
  • ● Die Abweichung liegt im Rahmen der Messgenauigkeit, es könnte Eisen sein.
  • ○ Die Tabelle ist falsch.
  • ○ Die Dichte hängt von der Tageszeit ab.
Bei Schülerexperimenten sind kleine Abweichungen vom Tabellenwert normal. Man muss die Messgenauigkeit berücksichtigen. Eine Abweichung von ca. 5 % ist bei einfachen Messungen akzeptabel.
Multiple Choice #2 30s ▶ Testen

In einem Sachtext steht, dass Carbonfaser leichter als Stahl ist, aber teurer. Welches Kriterium ist physikalisch, welches außerfachlich?

  • ○ Beide sind physikalisch.
  • ● Leichter (= geringere Dichte) ist physikalisch, der Preis ist außerfachlich.
  • ○ Beide sind außerfachlich.
  • ○ Der Preis ist physikalisch, das Gewicht außerfachlich.
Die Dichte ist ein physikalisches Kriterium, das man messen kann. Der Preis hingegen ist ein wirtschaftliches (außerfachliches) Kriterium. Bei der Werkstoffauswahl spielen beide eine Rolle.