Unterrichtsreihe Mechanik 11

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Vorlage:Unterrichtsreihe:Mechanik 11 Dies ist eine Teil-Dokumentations-Seite zur Mechanik 11.
Diese Seite ist auch erreichbar über http://bit.ly/kowalski_physik11m2012

Diese Seite beschreibt die ersten beiden Doppelstunden in denen die Bewegungsgleichungen für unbeschleunigte Bewegungen und gleichförmig beschleunigte Bewegungen eingeführt werden.

Da es sich gerade anbietet, beginnen wir mit einer "Fermi-Aufgabe" zum Marsflug der Curiosity-Sonde. Die Schüler sollen versuchen in einem "educated Guess" die Geschwindigkeit der Trägerrakete zu bestimmen. Es ist dazu nichts weiter bekannt, als die Informationen die (eventuell) aus den Medien bekannt sind.

Im Zweifelsfall helfen folgende Informationen:

  • Die Trägerrakete wurde am 26. November 20011 in Florida gestartet und ist am 6. August 2012 auf dem Mars gelandet.
  • Licht benötigt von der Sonne zur Erde 8:20 Minuten.

Die Schüler entwickeln in einem DAB Ideen zur Lösung und finden Fragen auf die sie keine Antwort wissen. Gemeinsam wird evtl. eine Antwort gefunden. Außerdem werden die Formeln für die gleichförmige Bewegung schon eingesetzt. Die werden gesichert. Zur folgenden Stunde sollen die Schüler ein Video schauen in dem die Bewegungsgleichungen zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung erläutert werden. Mit diesen Formeln wird in der folgenden Doppelstunde gearbeitet.


Inhaltsverzeichnis

Videos

  1. Ich habe ein Video zu Weg-Zeit-Diagrammen auf YouTube veröffentlicht. Bitte schaut es Euch an und vollzieht den Inhalt nach. Wenn es Unklarheiten gibt, können diese in den Kommentaren geklärt werden.
  2. Mittlerweile habe ich ein weiteres Video zur Umrechnung von Maßeinheiten (Geschwindigkeiten, Strecken, Zeiten) hoch geladen. Das Video hat einen zweiten Teil. Schaut Euch bitte auch das Video an und klärt Unklarheiten ggf. in den Kommentaren!
  3. Das 3. Video ist online. Es gibt wieder einen 2. Teil. Anmerkungen & Fragen bitte dort in den Kommentaren. Auch wenn das Video nicht spielt bitte in den Kommentaren anmerken. Alternativ könnt Ihr auch das Titanpad nutzen.


Folien vom Smartboard

Die Folien vom Smartboard finden sich hier:

Die Übungsaufgaben aus der "Stationsarbeit" finden sich hier:



Lösungen zur Arbeit

Aufgabe 1

A)  v\ =\ {\frac{s}{t}}\ =\ {\frac{200m}{6s}}\ = 33 {\frac{1}{3}}{\frac{m}{s}}\ \approx\ 33,33 {\frac{m}{s}}

B)  s\ =\ v \cdot t\ =\ 125{\frac{km}{h}} \cdot {\frac{74}{60}}h\ \approx\ 154,167km

C)  t\ =\ {\frac{s}{v}}\ =\ {\frac{9000m}{30{\frac{m}{s}}}}\ =\ 300s\ =\ 5min

Aufgabe 2

a) gesucht: s, gegeben: v\ =\ 20{\frac{km}{h}}, t\ =\ 1,5min

1h\ =\ 60min

{\frac{60}{1,5}}\ =\ 40\ \rightarrow\ 1,5min\ =\ {\frac{1}{40}}h

s\ =\ v \cdot t\ =\ 20{\frac{km}{h}}\ \cdot\ {\frac{1}{40}}h\ =\ 0,5km


b) gesucht:t, gegeben: v\ =\ 20{\frac{km}{h}}, s\ =\ 2,5km

t\ =\ {\frac{s}{v}}\ =\ {\frac{2,5km}{20{\frac{km}{h}}}}\ =\ 0,125h

0,125h \cdot 60\ {\hat{=}} 7,5min

Aufgabe 3

A) gesucht: t, gegeben sind verschiedene Angaben zu Strecken, Zeiten und Geschwindigkeiten

Der Fahrer fährt 45min (=0,75h) im Stadtverkehr mit 30 {\frac{km}{h}}

s_1\ =\ v_1 \cdot t_1 =\ 40{\frac{km}{h}} \cdot 0,75h\ =\ 30km

Dann fährt er 75min (=1,25h) auf der Autobahn, kommt aber wegen einer Baustelle nur langsam voran.

s_2\ =\ v_2 \cdot t_2 =\ 50{\frac{km}{h}} \cdot 1.25h\ =\ 62,5km

Die Strecke bis Osnabrück ist 245km. Er ist aber schon 62,5km im Stau gefahren. Die restliche Strecke fährt er mit Höchstgeschwindigkeit.

245km - 62,5km\ =\ 182,5km

s_3\ =\ v_3 \cdot t_3\ \mid\ : v_3

t_3\ =\ {\frac{s_3}{v_3}}\ =\ {\frac{182,5km}{80km}} \approx\ 2,28h

In Osnabrück fährt er noch einmal eine halbe Stunde im Stadtverkehr.

s_4\ =\ v_4 \cdot t_4 =\ 40{\frac{km}{h}} \cdot 0,5h\ =\ 20km

Die restliche Strecke bis Frankfurt kann er wieder mit Höchstgeschwindigkeit fahren.

t_5\ =\ {\frac{s_5}{v_5}}\ =\ {\frac{350km}{80km}} \approx\ 4,37h


Alle Zeiten zusammen genommen sind

t_1 + t_2 + t_3 + t_4 + t_5\ \approx\ 9,15h

Damit ist er bereits 0,15h (=9min) über der zulässigen Tageslenkzeit. Er darf also nicht weiter fahren.


B) Die Durchschnittsgeschwindigkeit berechnet sich aus der zurückgelegten Gesamtstrecke geteilt durch die benötigte Zeit.

{\frac{s_1 + s_2 + s_3 + s_4 + s_5}{t_1 + t_2 + t_3 + t_4 + t_5}}\ \approx\ 70,44{\frac{km}{h}}


C) Das Weg-Zeit-Diagramm des LKW findet sich auf Desmos.com