Einführung in die Kräfte

Kraftdiagramme

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Veranschaulichung Verschiedener Arten von Kräften

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Kraft und Bewegung

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Lehrerhintergrund auf Kräften

Es gibt viele verschiedene Arten von Kräften, die die Welt um uns herum regieren. Sie halten die Atome, die alles um uns herum ausmachen, zusammen, sie halten unseren Planeten in einer Umlaufbahn um die Sonne und sie halten unsere Atmosphäre davon ab, in den Weltraum zu fliegen. Ohne sie wäre unser Leben ganz anders.

Kräfte können in zwei Kategorien unterteilt werden: kontaktbehaftet und berührungslos . Berührungslose Kräfte umfassen Magnetismus und Schwerkraft. Kontaktkräfte umfassen Reibung und Aufwärtsdruck.

Die Krafteinheit Newton ist nach dem englischen Wissenschaftler Sir Isaac Newton benannt. Obwohl die Geschichte von Newton und dem fallenden Apfel wahrscheinlich nicht wahr ist, war er der erste Wissenschaftler, der die Gravitationskraft mathematisch beschrieb. Neben seiner Arbeit über Kraft und Bewegung leistete Newton auch große Beiträge in den Bereichen Optik, Mathematik und Biologie.

Kräfte sind Vektorgrößen , dh sie haben sowohl eine Größe als auch eine Richtung. Wir können Kräfte anzeigen, indem wir Kraftdiagramme zeichnen, in denen Pfeile die Richtung angeben, in die die verschiedenen Kräfte wirken. Die Länge des Pfeils gibt die Größe der Kraft an. Es ist auch nützlich, den Pfeil mit dem Namen der Kraft und ihrer Größe in Newton (N) zu kennzeichnen.

Wir beschreiben Kräfte als ausgeglichen oder unausgeglichen. Ausgeglichene Kräfte treten auf, wenn Kräfte gleich und entgegengesetzt sind. Wenn Kräfte ausgeglichen sind, bleiben Objekte stationär (wenn sie bereits stationär waren) oder bewegen sich mit konstanter Geschwindigkeit weiter. Wenn die Kräfte nicht im Gleichgewicht sind, beginnt sich ein Objekt zu bewegen, wenn es stationär war. Wenn sich das Objekt bereits bewegt hat, ändert es die Geschwindigkeit oder Richtung. Im ersten Beispiel unten würde das Flugzeug weiterhin mit konstanter Geschwindigkeit im Dauerbetrieb fliegen. Dies liegt daran, dass der Auftrieb die gleiche Größe hat, aber entgegengesetzt zum Gewicht wirkt.

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Die auf ein Objekt einwirkende Gesamtkraft wird als resultierende Kraft bezeichnet . Im obigen Beispiel des Flugzeugs hat das Beispiel "ausgeglichene Kräfte" keine resultierende Kraft. Im Beispiel "Unausgeglichene Kräfte" sind der Auftrieb und das Gewicht ausgeglichen, aber der Schub ist eine größere Kraft als der Luftwiderstand. Es entsteht also eine Kraft in Schubrichtung.

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Es ist nützlich, einen Kontext anzugeben, wenn über Kräfte gesprochen wird, da Kräfte für sich genommen eine ziemlich abstrakte Idee sein können. Alle Ihre Schüler haben Kräfte in ihrem Alltag erfahren. Das Erklären von Kräften in einem vertrauten Kontext wie einer Autofahrt oder einer Radtour kann den Schülern helfen, besser zu verstehen, was sie sind. Um Ihre Schüler herauszufordern, geben Sie ihnen einen ungewohnten und komplizierten Kontext, z. B. Raum. Bitten Sie die Schüler, die Kraft an den verschiedenen Punkten der Reise eines Astronauten in den Weltraum und wieder nach Hause zu betrachten.

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Grundlegende Fragen für Streitkräfte

1. Wie hängen Kräfte und Bewegung zusammen?
2. Was ist der Unterschied zwischen berührender und berührungsloser Kraft?
3. Wie wichtig sind Kräfte in unserem Leben?

Zusätzliche Force Activity-Ideen

1. Erstellen Sie ein narratives Storyboard, das zeigt, wie die Welt ohne Reibung aussehen würde.
2. Entwerfen Sie eine Rakete, in der erläutert wird, wie Sie den Schub erhöhen und die Reibung oder den Luftwiderstand verringern können.
3. Erstellen Sie ein Zeitleisten-Storyboard, um zu zeigen, wie sich unsere Vorstellung von Kräften im Laufe der Zeit verändert hat.