Schieben und Ziehen untersuchen - Kräfte - Physik
Schieben und Ziehen untersuchen - Kräfte - Physik
Einleitung
Du schiebst eine Tür auf. Du ziehst einen Schlitten. Dabei wirkt eine Kraft.
Schieben und Ziehen können einen Gegenstand bewegen, bremsen, umlenken oder verformen. In diesem aiMOOC untersuchst Du das mit einfachen Versuchen.
Bildauftrag: Finde im Bild eine Person, die schiebt, und eine Person, die zieht.
Lernziele
Nach dem Kurs kannst Du:
- Kräfte beim Schieben und Ziehen erkennen.
- Wirkungen von Kräften beschreiben.
- einen Kraftpfeil zeichnen.
- einfache Versuche fair durchführen.
- eine Kraft mit einem Federkraftmesser messen.
Kräfte entdecken
Was ist eine Kraft?
Eine Kraft wirkt auf einen Körper. Du erkennst sie an ihrer Wirkung.
Eine Kraft kann:
- einen Körper schneller oder langsamer machen.
- die Richtung einer Bewegung ändern.
- einen Körper verformen.
Merksatz: Eine Kraft kann Bewegung oder Form verändern.
Schieben und Ziehen
Beim Schieben wirkt die Kraft meist von Dir weg. Beim Ziehen wirkt sie meist zu Dir hin.
| Alltag | Art der Kraft |
|---|---|
| Einkaufswagen bewegen | schieben |
| Schlitten am Seil bewegen | ziehen |
| Schublade schließen | schieben |
| Schublade öffnen | ziehen |
Versuch 1: Ein Spielzeugauto untersuchen
Material: Spielzeugauto, glatte Fläche, ein Buch als Ziel
- Schiebe das Auto sanft an.
- Schiebe es stärker an.
- Ziehe es mit einem Faden.
- Stoße es leicht von der Seite an.
- Notiere, was sich ändert.
| Beobachtung | Wirkung der Kraft |
|---|---|
| Das Auto wird schneller. | Die Geschwindigkeit ändert sich. |
| Das Auto fährt in eine andere Richtung. | Die Richtung ändert sich. |
| Das Auto stoppt am Buch. | Die Bewegung endet. |
Kraft und Gegenkraft im Spiel
Beim Tauziehen ziehen zwei Gruppen in verschiedene Richtungen. Sind beide Seiten gleich stark, bleibt die Mitte ungefähr am selben Ort. Ist eine Seite stärker, bewegt sich das Seil zu dieser Seite.
Sicherheitsregel: Spiele Tauziehen nur mit einer Lehrkraft. Wickele das Seil nie um Hand, Arm oder Körper.
Kraftwirkungen
Schneller, langsamer, anders
Eine Kraft kann eine Bewegung ändern.
- Ein Schubser lässt einen Ball schneller rollen.
- Eine Hand bremst ein Spielzeugauto.
- Ein seitlicher Stoß ändert die Richtung.
Verformen
Drückst Du Knete, wird sie flach. Ziehst Du ein Gummiband vorsichtig, wird es länger. Auch das ist eine Kraftwirkung.
Manche Körper gehen danach in ihre alte Form zurück. Andere bleiben verformt.
Mini-Versuch: Drücke Knete einmal schwach und einmal stark. Vergleiche die Formen.
Kraftpfeile
Ein Kraftpfeil zeigt eine Kraft.
- Die Pfeilspitze zeigt die Richtung.
- Ein längerer Pfeil steht für eine größere Kraft.
- Der Pfeil beginnt dort, wo die Kraft wirkt.
Zeichenauftrag: Zeichne einen Ball. Zeichne einen Kraftpfeil nach rechts. Zeichne danach einen längeren Kraftpfeil nach links.
Reibung
Reibung wirkt oft gegen die Bewegung. Sie bremst.
Ein Spielzeugauto rollt auf einem glatten Tisch meist weiter als auf einem rauen Teppich.
Versuch 2: Untergründe vergleichen
Material: Spielzeugauto, glatte Pappe, Handtuch, Maßband
- Markiere eine Startlinie.
- Schiebe das Auto jedes Mal möglichst gleich an.
- Miss die Strecke auf der Pappe.
- Miss die Strecke auf dem Handtuch.
- Vergleiche die Ergebnisse.
Fairer Versuch: Ändere nur den Untergrund. Auto, Start und Anschub sollen gleich bleiben.
Kräfte messen
Eine Kraft kann mit einem Federkraftmesser gemessen werden. Die Einheit heißt Newton. Das Einheitenzeichen ist N.
Versuch 3: Ziehen messen
Material: Federkraftmesser, leere kleine Schachtel, einige Radiergummis
- Hänge die Schachtel an den Federkraftmesser.
- Ziehe langsam und waagerecht.
- Lies die Kraft ab.
- Lege einen Radiergummi in die Schachtel.
- Miss erneut.
- Vergleiche beide Werte.
Sicherheit: Ziehe nie ruckartig. Überschreite nicht den Messbereich.
Forschen wie in der Physik
Eine Untersuchung ist fair, wenn Du nur eine Sache veränderst.
Beispiel: Du prüfst, ob ein schwererer Wagen mehr Zugkraft braucht.
- Verändere die Masse des Wagens.
- Lasse den Untergrund gleich.
- Nutze denselben Wagen.
- Ziehe in dieselbe Richtung.
- Miss mehrmals.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was kann eine Kraft verändern? (Bewegung oder Form) (!Nur die Farbe) (!Nur den Namen) (!Nur die Temperaturanzeige)
In welche Richtung wirkt eine Schubkraft meist? (Von der schiebenden Person weg) (!Immer nach oben) (!Immer nach unten) (!Zur schiebenden Person hin)
Was geschieht beim Ziehen meist? (Der Gegenstand bewegt sich zur ziehenden Person) (!Der Gegenstand verschwindet) (!Der Gegenstand wird immer warm) (!Der Gegenstand wird immer kleiner)
Was zeigt die Spitze eines Kraftpfeils? (Die Richtung der Kraft) (!Die Farbe des Körpers) (!Die Uhrzeit) (!Die Masse des Raumes)
Wofür steht ein längerer Kraftpfeil? (Für eine größere Kraft) (!Für eine kleinere Tür) (!Für eine langsamere Uhr) (!Für einen weicheren Bleistift)
Wie wirkt Reibung meistens auf eine Bewegung? (Sie bremst die Bewegung) (!Sie macht jeden Körper blau) (!Sie löscht die Bewegung) (!Sie macht jeden Körper leichter)
Auf welchem Untergrund rollt ein Spielzeugauto meist weiter? (Auf einem glatten Untergrund) (!Auf einem sehr rauen Teppich) (!In einer weichen Decke) (!In einem Sandhaufen)
Welches Gerät misst eine Kraft? (Federkraftmesser) (!Thermometer) (!Stoppuhr) (!Lineal)
Wie heißt die Einheit der Kraft? (Newton) (!Liter) (!Sekunde) (!Grad)
Was ist bei einem fairen Versuch wichtig? (Nur eine Sache wird verändert) (!Alles wird gleichzeitig verändert) (!Es wird nichts beobachtet) (!Das Ergebnis wird vorher erfunden)
Memory
| Schieben | Kraft vom Körper weg |
| Ziehen | Kraft zum Körper hin |
| Reibung | bremst Bewegung |
| Kraftpfeil | zeigt Richtung und Stärke |
| Federkraftmesser | misst Kraft |
| Newton | Einheit der Kraft |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Schieben | Einkaufswagen bewegen |
| Ziehen | Schlitten am Seil bewegen |
| Verformen | Knete drücken |
| Bremsen | rollendes Auto stoppen |
| Umlenken | Ball seitlich stoßen |
...
Kreuzworträtsel
| Kraft | Was kann Bewegung oder Form verändern? |
| Ziehen | Wie heißt eine Kraft zum eigenen Körper hin? |
| Schieben | Wie heißt eine Kraft vom eigenen Körper weg? |
| Reibung | Welche Kraft bremst zwischen Oberflächen? |
| Newton | Wie heißt die Einheit der Kraft? |
| Pfeil | Was zeigt die Richtung einer Kraft? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Kraft-Safari: Suche zu Hause oder in der Schule sechs Beispiele für Schieben und Ziehen. Zeichne sie.
- Bewegung beobachten: Schiebe ein Spielzeugauto sanft und stark an. Beschreibe den Unterschied in zwei Sätzen.
- Verformung: Drücke Knete mit einem Finger und dann mit der ganzen Hand. Zeichne beide Formen.
- Kraftpfeil: Zeichne zu vier Alltagssituationen den passenden Kraftpfeil.
Standard
- Rollwagen-Versuch: Plane einen Versuch zur Frage: Wie verändert ein stärkerer Schub die Strecke?
- Reibungs-Test: Vergleiche drei Untergründe. Erstelle eine Tabelle mit Vermutung, Messung und Ergebnis.
- Kraftmessung: Miss mit einem Federkraftmesser die Zugkraft für eine leere und eine beladene Schachtel.
- Erklärbild: Gestalte ein Lernplakat zu den vier Kraftwirkungen schneller, langsamer, umlenken und verformen.
Schwer
- Fairer Versuch: Untersuche, ob ein schwererer Wagen mehr Zugkraft braucht. Verändere nur die Masse.
- Kräftegleichgewicht: Erfinde einen sicheren Modellversuch, bei dem zwei Zugkräfte gleich groß sind. Begründe Deine Idee.
- Transporthilfe: Baue aus Pappe, Rollen oder Stiften eine Hilfe, mit der sich eine Schachtel leichter bewegen lässt.
- Erklärvideo: Drehe ein kurzes Video über Schieben, Ziehen, Reibung und Kraftpfeile. Zeige mindestens einen Versuch.
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Lernkontrolle
- Teppich oder glatter Boden: Ein Koffer lässt sich auf glattem Boden leichter ziehen als auf Teppich. Erkläre den Zusammenhang mit Reibung.
- Versuchsplanung: Plane einen fairen Versuch zur Frage: Braucht eine volle Schachtel mehr Zugkraft als eine leere? Nenne Veränderliches, Gleiches und Messung.
- Kraftpfeile deuten: Zwei Pfeile zeigen in entgegengesetzte Richtungen. Der Pfeil nach rechts ist länger. Beschreibe die erwartete Bewegung.
- Sicher bewegen: Eine schwere Kiste soll im Klassenraum bewegt werden. Entwickle eine sichere Lösung mit Rollen oder einem Wagen und begründe sie.
- Tauziehen erklären: Erkläre, warum sich das Seil bewegt, wenn eine Gruppe stärker zieht, und warum es bei gleich großen Kräften fast stillsteht.
- Reibung nutzen: Erfinde je ein Beispiel, bei dem viel Reibung hilfreich ist, und eines, bei dem wenig Reibung hilfreich ist. Begründe beide.
Lernnachweis
Für Deinen Lernnachweis ist wichtig:
- Du unterscheidest Schieben und Ziehen.
- Du beschreibst mindestens drei Wirkungen einer Kraft.
- Du zeichnest Kraftpfeile mit passender Richtung und Länge.
- Du erklärst die Wirkung der Reibung.
- Du misst eine Kraft mit einem Federkraftmesser in Newton.
- Du planst einen fairen Versuch und wertest Beobachtungen aus.
- Du beachtest die Sicherheitsregeln.
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