Physik 2 20201201

2007, 2024 Oskar Wagner

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Da der mit großer Mehrheit ausgesuchte Tag für den Test aus Physik mit einer Englisch-Schularbeit zusammenfällt, wird der Physiktest vorgezogen.

Physik-Test am 22. Dezember 2020

Achte beim Lesen der Lektion darauf, dass du den Sinn jedes Absatzes erfasst.

Die Lektion ist vollständig in das Physikheft zu schreiben.
Eine Ausnahme bilden die braun-kursiv geschriebenen Hinweise -- diese brauchst du nicht übertragen.
Veranschlage einen Zeitaufwand von ungefähr einer Schulstunde (50 Minuten).

Wenn du auf einer waagrechten Straße mit dem Fahrrad vorwärts rollst ohne zu treten, wirst du immer langsamer.
Warum ist das so? Welche Kraft verändert deine Geschwindigkeit?

Reibungskraft

Vermutlich hast du gleich auf den Luftwiderstand getippt, der dich und dein Fahrrad bremst.

Die Reibung ist eine Kraft, die zwischen zwei Körpern entsteht, wenn sie sich aneinander reiben.

Der Luftwiderstand ist eine Form der Reibung.

Reibungsarten

Je nachdem, wie sich Körper zueinander verhalten, unterscheidet man verschiedene Reibungsarten:

Gleitreibung:
Sie entsteht, wenn ein Körper auf einem (oder durch einen) anderen gleitet.
Der Luftwiderstand ist eine Form der Gleitreibung.

Reibung ist zum Beispiel nötig beim Gehen und Laufen. Deine Füsse (beziehungsweise die Schuhe) müssen an der Oberfläche Halt finden, sie müssen haften.
Eine glatte Eisfläche bietet sehr wenig Reibung. Was passiert, wenn du dort (mit normalen Schuhen) eine Kurve laufen willst?

Haftreibung:
Sie wirkt, wenn zwei Körper sich zueinander in Ruhe befinden und aneinander haften.
Beim Klettern findet man durch die Haftreibung zwischen Fels und Fingern (sowie Zehen) in der Steilwand Halt.

Bereits beim Bau der Pyramiden haben die Ägypter runde Holzstangen eingesetzt, um schwere Steinblöcke über die Erdoberfläche zu bewegen.

Rollreibung:
Mit Rollen und Rädern zwischen den beiden Körpern lässt sich die Reibung verringern.
Die Rollreibung zwischen den Räder des Fahrrads und der Straße bremst die Fortbewegung (zusätzlich zum Luftwiderstand).

V Haft- und Gleitreibung.
Das Video zeigt dir den Ablauf des Versuchs.


Haft- und Gleitreibung
Für diesen Versuch benötigst du ein Stück Pappe (15 cm $\cdot$ 8 cm), zwei Stück Schnur, ein möglichst langes Gummiringerl, ein Stück altes trockenes Schwammtuch (20 cm $\cdot$ 8 cm), zwei gleich schwere Wassergläser (oder Konservendosen) und ein grob gewebtes Tischtuch.

Das Schwammtuch schlägst du um den Karton und heftest (oder klebst) es an den Enden fest. An einem Ende stichst du ein Loch durch Vliestuch und Pappe und befestigst eine Schnur so, dass Schlaufe entsteht. Knicke etwa drei Zentimeter der Pappe ab, damit die Schnur sich etwas vom Tisch hebt.
Aus der zweiten Schnur knüpfst du ebenfalls eine Schlaufe und verbindest beide Schlaufen mit dem Gummiringerl. Das ist dein Kraftmesser.

Stelle nun ein Wasserglas auf den Karton, bitte jemanden, das Tischtuch festzuhalten und ziehe am Kraftmesser sehr langsam an.
Die Länge des gespannten Gummiringerls gibt dir Auskunft über die aufgewandte Kraft.

Beschwerst du den Karton mit zwei Wassergläsern, hast du die Kraft verdoppelt, mit der die Oberfläche des Schwammtuchs auf das Tischtuch gedrückt wird.
Wenn du einige runde Stifte unter und vor den Karton legst, kannst du auch die Rollreibung überprüfen.

Aus dem Versuch erkennst du:

Rollreibung $\lt$ Gleitreibung $\lt$ Haftreibung

Die Reibungskraft ist umso größer, je größer die Kraft ist, die die Oberflächen der Körper aufeinander drückt.

Die Reibungskraft ist abhängig von der Beschaffenheit der reibenden Flächen.

In vielen Fällen benötigt man eine möglichst gute (Haft-)Reibung, oder eine möglichst geringe (Gleit-)Reibung.
Bringt man zwischen die Oberflächen zweier aneinander reibender Körper bestimmte Stoffe, so ändert sich die Reibungskraft:

Die Reibung kann durch Schmiermittel stark verkleinert werden.
Beispiel: Fett, Öl, Schmierseife, Glyzerin, Graphit, Talkum, Luft.

Die Reibung kann durch Klebstoffe stark vergrößert werden.
Beispiele: Harz, Kunstharz, Leim, Kleister, Wachs, Asphalt.

B Ändert sich die Bremswirkung, wenn die Räder eines Fahrzeugs beim Bremsen blockieren (sich nicht mehr mitdrehen)?
Die Bremswirkung hängt von der Reibungskraft ab.
Wenn sich die Räder beim Bremsen mitdrehen, wirkt die Haftreibung; blockieren die Räder, kommt das Fahrzeug ins Gleiten.
$\Ra$ Weil die Gleitreibung kleiner ist als die Haftreibung, sinkt die Bremswirkung bei blockierten Rädern.