Grundwissen Physik am bayerischen Gymnasium (G8)

Grundwissen Physik – Jahrgangsstufe 7
Definitionen und Regeln Beispiele
Masse und Trägheit
Die Beeinflussung eines Körpers durch einen anderen,
z.B. durch Gravitation (Schwerkraft) oder
durch Reibung, nennt man Wechselwirkung zwischen
den Körpern. Ein wechselwirkungsfreier
Körper wird also von keinem anderen Körper beeinflusst.
Die Eigenschaft eines Körpers, sich einer
Bewegungsänderung zu widersetzten, nennt man
Trägkeit. Galilei hat um 1590 den Trägheitssatz
formuliert:
Ein wechselwirkungsfreier Körper erfährt
die Beschleunigung null, d.h. er bewegt sich
mit konstanter Geschwindigkeit.
(Newton 1)
Bringt man zwei zunächst ruhende Körper in
Wechselwirkung (indem man z.B. eine zusammengedrückte
Feder zwischen sie bringt) und
misst ihre Geschwindigkeiten v1 und v2 nach der
Wechselwirkung, dann definiert man die Massen
m1 und m2 der beiden Körper über die Beziehung
m1 · v1 = m2 · v2
Um mit diesr Definition die Masse eines der beiden
Körper bestimmen zu können, muss die Masse
des anderen Körpers bekannt sein (z.B. das
Urkilogramm oder eine Kopie davon).
Der schwerere Körper ist nach der Wechselwirkung
langsamer als der leichtere, die Masse ist
also ein Maß für die Trägheit eines Körpers.
In der Praxis misst man die Masse nicht mit
Wechselwirkungsversuchen, sondern mit Waagen.
Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass gleiche
Massen von der Erde gleich stark angezogen werden.
Die Abbildung zeigt eine Balkenwaage, mit
der man Massen sehr genau vergleichen kann.
Die Dichte
Hat ein Körper, der aus einem bestimmten Stoff
(z.B. Blei) besteht, das Volumen V und die Masse
m, dann nennt man den Quotienten
̺ = m
V
die Dichte dieses Stoffes (̺ ist der griechische
Buchstabe ” rho“).
m = ̺ · V =⇒ V = m
̺
Einheiten der Dichte:
1 g kg kg
= 1 = 1000
cm3 dm3 m3 6
Definition der Masse:
Beispiel:
v1
m1
Feder
in Ruhe
Ein Körper der zunächst unbekannten Masse m2
wird in Ruhe durch eine Feder mit einer Kopie
des Urkilogramms (m1 = 1kg) verbunden.
Nach dem Auseinanderschnellen der Feder hat
der Körper der Masse m2 die Geschwindigkeit
v2 = 5,0 m
s
schwindigkeit v1 = 8,5 m
s .
m2
und das Kilogrammstück die Ge-
m1 · v1 = m2 · v2 =⇒
m2 = m1 · v1
v2
= 1kg · 8,5 m
s
5 m
s
v2
= 1,7kg
Die Massen in den beiden Waagschalen sind
gleich, wenn der Zeiger der Waage genau in der
Mitte steht.
Dichte in g
cm 3
Stoff bei 20 ◦ C
Styropor ≈ 0,04
Holz (Fichte) 0,5
Holz (Buche) 0,7
Alkohol 0,789
Wasser 1,00
Eisen 7,86
Kupfer 8,93
Blei 13,35
Quecksilber 13,55
Gold 19,3