Kraft als Wechselwirkung — Kräfte erkennen

Force as Interaction — Recognising Forces

Physik Klasse 8 15 Aufgaben
MechanikKraftWechselwirkungKerncurriculum

Eine Kraft ist keine Eigenschaft eines einzelnen Körpers, sondern eine Wechselwirkung zwischen zwei Körpern — erkennbar nur an ihren Wirkungen: einer Verformung oder einer Änderung der Bewegung (Tempo oder Richtung). Zu jeder Kraft gehören daher zwei Wechselwirkungspartner; drückt A auf B, drückt B genauso stark zurück. Das entkräftet die aristotelische Alltagsvorstellung „Bewegung braucht ständig eine Kraft" und die Impetus-Idee einer „mitgegebenen, sich verbrauchenden Kraft" (Hestenes' Force Concept Inventory 1992; Wiesner & Wodzinski, zweidimensional-dynamischer Mechanikzugang). Bereitet das zweite und dritte Newton'sche Gesetz vor.

Voraussetzungen (1)

Geschwindigkeit und Beschleunigung
Klasse 8
›

Ermöglicht (1)

Newton'sche Gesetze
Klasse 8
›
Leicht
Wahr / Falsch #1 15s â–¶ Testen

Ein Eishockey-Puck gleitet über spiegelglattes Eis geradeaus weiter. Damit er in Bewegung bleibt, muss ständig eine Kraft auf ihn wirken.

âś“ Falsch
Nein — das ist die Alltagsvorstellung „Bewegung braucht Kraft". Ohne Reibung bleibt der Puck von allein in Bewegung. Eine Kraft ist nur nötig, um die Bewegung zu ändern: schneller, langsamer oder in eine andere Richtung.
LĂĽckentext #2 15s â–¶ Testen

Kräfte erkennt man an zwei Wirkungen: an einer Bewegungsänderung oder an einer ___ des Körpers.

âś“ Antwort: Verformung
Eine Kraft kann einen Körper verformen (die Feder dehnt sich, der Ball wird eingedrückt) oder seine Bewegung ändern. An diesen beiden Wirkungen — und nur an ihnen — erkennt man Kräfte.
Multiple Choice #3 20s â–¶ Testen

Ein Fahrrad rollt auf ebener StraĂźe aus und wird langsamer. Was ist die Ursache?

  • â—Ź Reibung und Luftwiderstand wirken gegen die Bewegung
  • â—‹ Die Anschubkraft ist aufgebraucht
  • â—‹ Bewegung hört von selbst immer auf
Nicht das Fehlen einer Antriebskraft bremst und nicht eine „verbrauchte Kraft" (Impetus), sondern echte Gegenkräfte — Reibung und Luftwiderstand. Ohne sie würde das Fahrrad ewig weiterrollen.
LĂĽckentext #4 15s â–¶ Testen

Zu jeder Kraft gehören zwei Körper. Beim fallenden Apfel sind die beiden Wechselwirkungspartner der Apfel und die ___.

âś“ Antwort: Erde
Die Gewichtskraft ist die Anziehung zwischen Apfel und Erde. Der Apfel zieht die Erde ebenso stark an, nur bewegt sich die riesige Erde dabei nicht messbar.
Wahr / Falsch #5 15s â–¶ Testen

Ein ruhender Körper kann trotzdem unter dem Einfluss mehrerer Kräfte stehen.

âś“ Wahr
Ja — Ruhe bedeutet nur, dass sich die Kräfte gegenseitig ausgleichen, wie beim Buch auf dem Tisch oder beim Tauziehen mit Gleichstand.
Mittel
Multiple Choice #1 25s â–¶ Testen

Bei welcher Bewegung ändert sich der Bewegungszustand — es wirkt also eine resultierende Kraft?

  • â—Ź Ein Auto fährt mit gleichbleibendem Tempo durch eine Kurve
  • â—‹ Ein Auto fährt mit gleichbleibendem Tempo geradeaus
  • â—‹ Ein Puck gleitet reibungsfrei geradlinig gleich schnell weiter
Eine resultierende Kraft ändert die Bewegung — Tempo oder Richtung. In der Kurve ändert sich die Richtung. Geradlinig-gleichförmige Bewegung dagegen braucht keine resultierende Kraft (der Irrtum „Bewegung braucht Kraft").
Multiple Choice #2 25s â–¶ Testen

Ein Ball wurde senkrecht hochgeworfen und steigt gerade nach oben. Welche Kraft wirkt auf ihn (Luftwiderstand vernachlässigt)?

  • â—Ź Nur die Gewichtskraft nach unten
  • â—‹ Die Gewichtskraft nach unten und die Wurfkraft der Hand nach oben
  • â—‹ Nur die Wurfkraft der Hand nach oben
Die Hand kann nur wirken, solange sie den Ball berührt. Nach dem Loslassen steckt keine „mitgegebene Wurfkraft" im Ball (Impetus-Irrtum) — es wirkt nur noch die Gewichtskraft.
Wahr / Falsch #3 15s â–¶ Testen

Beim Abwurf gibt die Hand dem Ball eine Kraft mit, die im Ball steckt und sich beim Steigen langsam verbraucht.

âś“ Falsch
Kräfte kann man nicht „mitgeben" oder speichern — sie existieren nur, solange zwei Körper aufeinander einwirken. Der Ball hat nach dem Abwurf Geschwindigkeit und Bewegungsenergie, aber keine gespeicherte Kraft.
Multiple Choice #4 22s â–¶ Testen

Ein FuĂźball prallt gerade gegen eine Wand und wird dabei eingedrĂĽckt. Wer sind die beiden Wechselwirkungspartner der Kraft, die den Ball eindrĂĽckt?

  • â—Ź Der Ball und die Wand
  • â—‹ Der Ball allein
  • â—‹ Der Ball und der FuĂź, der ihn geschossen hat
Kraft ist eine Wechselwirkung zwischen zwei Körpern. Beim Eindrücken sind das Ball und Wand. Der Fuß ist nicht mehr beteiligt — er hat den Ball längst losgelassen. Ein Körper allein kann keine Kraft „haben".
Multiple Choice #5 25s â–¶ Testen

Ein Buch liegt ruhig auf dem Tisch. Die Erde zieht es nach unten. Welche Aussage über die Kräfte stimmt?

  • â—Ź Der Tisch drĂĽckt mit einer gleich groĂźen Kraft nach oben
  • â—‹ Auf ein ruhendes Buch wirken keine Kräfte
  • â—‹ Nur die Gewichtskraft wirkt, sie ist zu klein zum Fallen
Auch ein „passiver" Tisch übt eine Kraft aus — er ist winzig verformt und drückt wie eine gespannte Feder zurück. Gewichtskraft nach unten und Tischkraft nach oben halten das Buch in Ruhe.
Wahr / Falsch #6 20s â–¶ Testen

Ein Auto fährt mit konstantem Tempo geradeaus. Auf das Auto wirkt insgesamt keine resultierende Kraft.

âś“ Wahr
Richtig — Antriebskraft und Widerstandskräfte gleichen sich genau aus. Für gleichbleibende Bewegung ist keine überschüssige Kraft nötig, nur für Bewegungsänderung.
Multiple Choice #7 25s â–¶ Testen

Welche Situation zeigt eine Kraft, die NUR die Richtung der Bewegung ändert, nicht das Tempo?

  • â—Ź Eine Kugel rollt an einer Schnur gleich schnell im Kreis
  • â—‹ Ein Zug bremst vor dem Bahnhof
  • â—‹ Ein Apfel fällt vom Baum
Auch eine reine Richtungsänderung ist eine Bewegungsänderung und braucht eine Kraft — hier zieht die Schnur ständig zur Mitte, obwohl das Tempo gleich bleibt. Bremsen und Fallen ändern dagegen das Tempo.
Multiple Choice #8 25s â–¶ Testen

Ein Magnet zieht einen Eisennagel an. Was gilt für die beiden Kräfte?

  • â—Ź Der Nagel zieht den Magneten genauso stark an
  • â—‹ Nur der Magnet ĂĽbt eine Kraft aus, der Nagel nicht
  • â—‹ Der Magnet zieht stärker, weil er der aktive Partner ist
Wechselwirkung heißt immer beidseitig — Kräfte treten paarweise auf, gleich groß und entgegengesetzt. Es gibt keinen „stärkeren" oder „aktiven" Partner. Kräfte können auch ohne Berührung wirken.
Multiple Choice #9 25s â–¶ Testen

Lea sagt: „Der Ball rollt noch, also wirkt noch die Kraft vom Schuss." Was ist an dieser Aussage falsch?

  • â—Ź Die Schusskraft wirkte nur während der BerĂĽhrung — jetzt rollt der Ball von allein
  • â—‹ Nichts, denn Bewegung beweist eine wirkende Kraft
  • â—‹ Der Ball rollt nur, weil die Schusskraft noch nicht verbraucht ist
Eine Kraft existiert nur, solange die Wechselwirkung besteht. Nach dem Schuss wirken auf den rollenden Ball nur noch Gewichtskraft, Bodenkraft und Reibung — die Reibung bremst ihn allmählich ab. Die Schusskraft ist keine gespeicherte Größe.
Wahr / Falsch #10 25s â–¶ Testen

Ein Kran hebt eine Last mit gleichbleibender Geschwindigkeit senkrecht nach oben. Dabei ist die Seilkraft größer als die Gewichtskraft der Last.

âś“ Falsch
Bei gleichbleibender Geschwindigkeit ist die Bewegung unverändert, also heben sich die Kräfte auf — Seilkraft und Gewichtskraft sind gleich groß. Eine größere Kraft wäre nur nötig, um die Last zu beschleunigen, nicht um sie gleichförmig zu heben.