Angestrebte Kompetenzen zum
Inhaltsfeld „Mechanik“ in den Stufen 7 und 8 (1.Halbjahr)
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Bewegung
- Ich kann den Begriff gleichförmige Beschleunigung
erläutern und die Definitionsgleichung der
Geschwindigkeit angeben.
- Ich kann zu gegebenen Werten ein Weg-Zeit-Diagramm
anfertigen.
- Ich kann einem Weg-Zeit-Diagramm relevante Daten
entnehmen.
- Ich kann eine beschleunigte Bewegung von einer
gleichförmigen Bewegung unterscheiden.
- Ich kann die Geschwindigkeit aus gegebenen Zeiten
und Strecken berechnen.
- Ich kann die Geschwindigkeitseinheiten m/s und km/h
ineinander umwandeln.
- Ich kann wahlweise aus zwei der gegebenen Größen
Weg, Zeit, Geschwindigkeit die dritte Größe berechnen.
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Kraft und mechanische Energie
- Ich kann darlegen, dass man Kräfte daran erkennt,
dass sie einen Körper beschleunigen bzw. verformen.
- Ich kann darlegen, dass die Kraft eine gerichtete
Größe ist und sie somit sinnvollerweise durch einen
Pfeil beschrieben wird.
- Ich kann darlegen, dass eine Kraft nicht allein
auftreten kann, sondern das Prinzip von actio et
reactio besteht.
- Ich kann die Begriffe Reibungskraft, Gewichtskraft,
Muskelkraft usw. erläutern
- Ich kann das Prinzip eines Federkraftmessers
erläutern.
- Ich kann darlegen, dass die Einheit der Kraft 1
Newton (N) lautet und kann angeben, dass ein Körper
der Masse 1 kg in unseren Breiten eine Gewichtskraft
von 9,81 N entwickelt.
- Ich kann die Gleichung F = m·g benutzen
und den darin befindlichen Ortsfaktor g in der Einheit
N/kg erläutern.
- Ich kann wahlweise aus zwei der gegebenen Größen
Masse, Gewichtskraft, Ortsfaktor die dritte Größe
berechnen.
- Ich kann bei der Reibungskraft die Unterbegriffe
Gleitreibung, Haftreibung, Rollreibung und
Luftwiderstand erläutern und kann angeben, von welchen
Parametern diese Kräfte abhängig sind.
- Ich kann darlegen, dass eine Temperaturerhöhung
stattfindet, wenn man gegen Reibungskräfte einen Weg
zurücklegt und somit Wärmeenergie freigesetzt wird.
- Ich kann darlegen, dass das Produkt aus
Reibungskraft und zurückgelegtem Weg ein Maß für die
entstehende Wärmeenergie darstellt und somit zur
Definition der mechanischen Energie herangezogen wird.
- Ich kann einen Versuch zum Wärmeäquivalent angeben
und darlegen, dass die aufgebrachte mechanische
Energie und die gewonnene Wärmeenergie übereinstimmen,
somit das Energieerhaltungsgesetz auch auf die
mechanische Energie übertragbar ist und die Einheit 1
Nm identisch mit der Einheit 1 J ist.
- Ich kann die Begriffe mechanische Arbeit und
mechanische Energie unterscheiden.
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Einfache Maschinen
- Ich kann darlegen, dass ein Seil den Ansatzpunkt,
nicht aber die Richtung und den Betrag einer Kraft
verändert.
- Ich kann darlegen, dass bei einem über eine
ortsfeste Rolle geführten Seil die Richtung der Kraft
verändert wird.
- Ich kann darlegen, dass bei einem über ein lose
Rolle geführten Seil sich die Kraft auf dem Seil
halbiert, der Seilweg sich hingegen verdoppelt und
somit sich die aufzubringende mechanische Energie
nicht ändert.
- Ich kann darlegen, dass bei einem über einen
Flaschenzug geführten Seil die Kraft durch die Anzahl
der beteiligten Seilstücke geteilt werden muss,
während der Seilweg mit dieser Anzahl multipliziert
werden muss und somit sich die aufzubringende Energie
nicht ändert.
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Kraftpfeile
- Ich kann bei zwei drei und mehr Kräften, die in
einen beliebigen Winkel zueinander stehen, die
Kraftpfeile zeichnen und vektoriell addieren.
- Ich kann die Begriffe Kräfteparallelogramm,
Resultierende und Komponente erläutern.
- Ich kann darlegen, was man unter dem Begriff
Kräftegleichgewicht versteht.
- Ich kann auf ausgesuchte Beispiele (Schiefe Ebene,
Kranausleger, an zwei Seilen aufgehängte Straßenlampe)
das Prinzip der Kräftezerlegung anwenden.
- Ich kann am Beispiel der Schiefen Ebene erläutern,
dass auch mit diesem Hilfsmittel keine mechanische
Energie eingespart werden kann.
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Mechanische Leistung
- Ich kann die Definitionsgleichung der mechanischen
Leistung sowie deren Einheit angeben.
- Ich kann in Beispielen die mechanische Leistung von
technischen Geräten (Krane, Aufzüge, Pumpen etc. )
berechnen.
- Ich kann abschätzen, welche Leistungen durch
Wasserkraftwerke bereitgestellt werden können.
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Hebel, Drehmoment
- Ich kann die wesentlichen Elemente eines einseitigen
und zweiseitigen Hebels an einem Beispiel erläutern.
- Ich kann die am Hebel gültige Beziehung
Beziehung F1/F2 = l2/l1
erläutern und auf gegebene Beispiele anwenden.
- Ich kann darlegen, dass man beim Anwenden des Hebels
keine Energie „sparen“ kann.
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