Der Dorfteich ist zugefroren! Max und Moritz haben Schlittschuhe an, Opa Horst hat seinen alten Holzschlitten aus dem Keller geholt und sich Spikes unter die Hausschuhe geschraubt. Am Ufer sitzt ein Herr mit Lockenperücke und isst einen Apfel: Sir Isaac Newton persönlich. Er hat 1687 drei Gesetze über Kräfte und Bewegung aufgeschrieben und spielt heute Schiedsrichter. Lumi, der Lichtfleck, ist natürlich auch dabei. Lumi hat keine Masse und rutscht deshalb nie aus.
Die Sprüche sind albern, die Zahlen nicht: Alles wird exakt gerechnet. Massen: Max 48 kg, Moritz 36 kg, Opa Horst 96 kg, Schlitten 8 kg. Auf dem Eis lassen wir die Reibung in den Stationen 2 und 3 weg, Station 1 rechnet mit Reibung (g = 9,81 N/kg). Geeignet ab Klasse 7.
Max gibt Moritz einen Schubs, dann lässt er los. Ab jetzt schiebt niemand mehr. Wie weit kommt Moritz? Und was passiert am Schneewall?
Probier „Ohne Reibung“ ohne Schneewall. Wann bleibt Moritz stehen?
Sechs kurze Filme aus dem Leben von Max, Moritz und Opa Horst. In jedem Film wird etwas plötzlich gebremst, angezogen oder weggezogen, aber auf einen Körper wirkt für kurze Zeit (fast) keine Kraft in Bewegungsrichtung. Rate zuerst, was passiert. Dann läuft der Film.
Die Gewichtskraft wirkt natürlich immer. Gemeint ist: In Bewegungsrichtung wirkt für kurze Zeit (fast) keine Kraft. Deshalb bewegt sich der Körper einfach so weiter wie vorher.
Opa Horst schiebt den Schlitten genau 2 Sekunden lang mit gleichbleibender Kraft, dann lässt er los. Der Kraftmesser am Schiebebügel zeigt die Kraft. Alle 0,5 s macht Lumi ein Blitzfoto. Miss, wie weit der Schlitten in den 2 Sekunden kommt.
| Ladung | m | F | s nach 2 s | a = 2s : t² | F : m |
|---|
Vergleiche die letzten beiden Spalten. Was passiert mit a, wenn du F verdoppelst? Und wenn du m verdoppelst?
Mach mal die Spikes ab! Was passiert dann mit Opa?
Zwei stehen sich auf Schlittschuhen gegenüber und stoßen sich ab oder ziehen sich am Seil zueinander. Jeder hat einen Kraftmesser. Stell ein, wer schubst oder zieht. Sir Isaac behauptet, das sei völlig egal. Hat er recht?
Tipp beim Seilziehen: Tippe vorher aufs Eis und setz eine Fahne, wo sich die beiden treffen werden.
Zu jeder Kraft gibt es eine Gegenkraft. Gegeben ist immer eine Kraft (gelber Pfeil). Finde ihre Gegenkraft! Achtung, Sir Isaac hat ein paar Fallen eingebaut.
Welche Kraft ist die Gegenkraft?
Weil die beiden Kräfte an verschiedenen Körpern angreifen, heben sie sich nicht auf. Der Leichtere wird stärker beschleunigt: Bei gleicher Kraft gilt a₁ : a₂ = m₂ : m₁.
| Kräftegleichgewicht | Wechselwirkung | |
|---|---|---|
| Angriff | beide Kräfte am selben Körper | je eine Kraft an zwei verschiedenen Körpern |
| Wirkung | heben sich auf, der Körper ändert seine Bewegung nicht | heben sich nicht auf, jeder Körper spürt „seine“ Kraft |
| Beispiel Atlas | Erde zieht Atlas ↓ und Tisch drückt Atlas ↑ | Erde zieht Atlas ↓ und Atlas zieht Erde ↑ |