Kräftegleichgewicht

Jan schiebt eine Kiste mit $3\ \text{N}$ nach rechts und Emilia schiebt sie ebenfalls nach rechts mit $4\ \text{N}$, wie in der Abbildung gezeigt.

1. a) Berechne die resultierende Kraft auf die Kiste.
2. b) In welche Richtung bewegt sich die Kiste?

Zwei Kinder schieben einen Tisch in entgegengesetzte Richtungen: Eines mit $10\ \text{N}$ nach rechts und das andere mit $6\ \text{N}$ nach links, wie in der Abbildung gezeigt.

1. a) Wie groß ist die resultierende Kraft auf den Tisch?
2. b) In welche Richtung bewegt sich der Tisch?

Ergänze den Satz: „Wenn zwei Kräfte dieselbe Wirkungslinie und entgegengesetzte Richtungen haben, ist die resultierende Kraft die $\dots$ ihrer Beträge und zeigt in die Richtung der $\dots$ Kraft." Nenne danach ein Beispiel mit Zahlen.

Zwei Kinder schieben eine Spielzeugeisenbahn. Wenn beide in dieselbe Richtung schieben, eines mit $2\ \text{N}$ und das andere mit $5\ \text{N}$, wie groß ist dann die resultierende Kraft? Und wenn das zweite Kind mit seinen $5\ \text{N}$ in die entgegengesetzte Richtung schiebt?

Auf eine Kiste wirken drei Kräfte in derselben Wirkungslinie: $2\ \text{N}$ und $3\ \text{N}$ nach rechts und $5\ \text{N}$ nach links.

1. a) Berechne die resultierende Kraft auf die Kiste.
2. b) Bewegt sich die Kiste? Begründe.

Ben und Klara schieben eine Kiste in dieselbe Richtung, mit $15\ \text{N}$ und $20\ \text{N}$, während die Reibungskraft mit dem Boden $30\ \text{N}$ in entgegengesetzter Richtung beträgt.

1. a) Berechne die resultierende Kraft auf die Kiste.
2. b) Bewegt sich die Kiste? Begründe.

Zwei Personen schieben einen Einkaufswagen in dieselbe Richtung, mit $60\ \text{N}$ und $40\ \text{N}$, und die Reibungskraft beträgt $70\ \text{N}$.

1. a) Berechne die resultierende Kraft auf den Wagen.
2. b) Bewegt sich der Wagen vorwärts?
3. c) Wie groß müsste die Reibungskraft sein, damit sich der Wagen im Gleichgewicht befindet?

Am Tauzieh-Finale nehmen drei Schüler pro Team teil. Das rote Team zieht mit Kräften von $150\ \text{N}$, $140\ \text{N}$ und $160\ \text{N}$ nach links; das blaue Team mit $145\ \text{N}$, $155\ \text{N}$ und $140\ \text{N}$ nach rechts.

1. a) Berechne die Gesamtkraft jedes Teams.
2. b) Wie groß ist die resultierende Kraft und wohin zeigt sie?
3. c) Welche zusätzliche Kraft braucht das unterlegene Team, um das Seil im Gleichgewicht zu halten?

Ergänze den Satz: „Ein Körper befindet sich im Gleichgewicht, wenn sich alle auf ihn wirkenden Kräfte gegenseitig $\dots$, sodass die resultierende Kraft $\dots$ ist."

Beim Tauziehen zieht das Team von Ines mit $500\ \text{N}$ nach links und das Team von Oskar mit $500\ \text{N}$ nach rechts, wie in der Abbildung gezeigt.

1. a) Wie groß ist die resultierende Kraft auf das Seil?
2. b) Wer gewinnt das Spiel in diesem Moment?

Eine Lampe hängt unbewegt von der Decke, wie in der Abbildung gezeigt.

1. a) Nenne die beiden Kräfte, die auf sie wirken, und gib an, wohin jede zeigt.
2. b) Befindet sich die Lampe im Gleichgewicht? Begründe.

Ein Buch liegt ruhig auf dem Tisch, wie in der Abbildung gezeigt.

Wirkt eine Kraft auf das Buch? Gib die vorhandenen Kräfte an und erkläre, warum sich das Buch nicht bewegt.

Zwei Hunde ziehen an einem Seilspielzeug: Der größere zieht mit $45\ \text{N}$ nach links und der kleine mit $40\ \text{N}$ nach rechts.

1. a) Berechne die resultierende Kraft auf das Spielzeug und gib an, in welche Richtung es sich bewegt.
2. b) Welche zusätzliche Kraft müsste der kleine Hund aufbringen, damit sich das Spielzeug im Gleichgewicht befindet?

Eine Schublade wird mit $8\ \text{N}$ nach rechts geschoben.

1. a) Welche Kraft müsste hinzukommen, damit sich die Schublade im Gleichgewicht befindet?
2. b) Und wenn zusätzlich zu den $8\ \text{N}$ noch weitere $2\ \text{N}$ in dieselbe Richtung schieben würden?

Eine Drohne schwebt ruhig in der Luft, ohne zu steigen oder zu sinken. Ihre Gewichtskraft beträgt $50\ \text{N}$, wie in der Abbildung gezeigt.

1. a) Wie groß ist die nach oben gerichtete Kraft ihrer Propeller?
2. b) Muss diese Kraft, damit die Drohne zu steigen beginnt, größer, kleiner oder gleich der Gewichtskraft sein? Begründe.

Auf einem Airhockey-Tisch bekommt eine Scheibe, die auf der Linie zwischen den beiden Toren (an den entgegengesetzten Enden des Tisches) liegt, gleichzeitig zwei Stöße: $6\ \text{N}$ in Richtung Tor A und $10\ \text{N}$ in Richtung Tor B.

1. a) Berechne die resultierende Kraft auf die Scheibe.
2. b) Welche dritte Kraft müsste man nach Betrag und Richtung anwenden, damit sich die Scheibe im Gleichgewicht befindet?
3. c) Wenn die Scheibe ruhte und wir diese dritte Kraft anwenden, bewegt sie sich dann?

Lies diese Aussage: „Wenn die resultierende Kraft auf einen Körper null ist, wirkt keine Kraft auf ihn."

1. a) Denke an einen Rucksack, der an einem Kleiderhaken hängt, und erkläre, warum die Aussage falsch ist.
2. b) Schreibe die verbesserte Aussage auf.
3. c) Nenne ein weiteres Alltagsbeispiel für einen Körper im Gleichgewicht, auf den mindestens zwei Kräfte wirken.

Ein Blumentopf wiegt $20\ \text{N}$ und hängt ruhig an einem Haken.

1. a) Welche Kraft übt der Haken auf den Blumentopf aus?
2. b) Wenn derselbe Blumentopf an zwei Haken hinge, die die Gewichtskraft gleichmäßig aufteilen, welche Kraft würde jeder Haken ausüben?

Eine Schaukel hängt an zwei gleichen Ketten. Die Schaukel wiegt $40\ \text{N}$ und Adrian, der ruhig darauf sitzt, wiegt $360\ \text{N}$, wie in der Abbildung gezeigt.

1. a) Welche Gesamtkraft üben die Ketten nach oben aus?
2. b) Wenn sich die Belastung gleichmäßig verteilt, welche Kraft trägt jede Kette?

Du schiebst einen Schrank mit $12\ \text{N}$ nach rechts und er bewegt sich nicht.

1. a) Wie groß ist die resultierende Kraft auf den Schrank?
2. b) Wie groß ist die Reibungskraft und wohin zeigt sie?
3. c) Wenn du mit $30\ \text{N}$ schiebst und er sich weiterhin nicht bewegt, wie groß ist dann die Reibungskraft? Erkläre, was an der Reibung nach diesen Ergebnissen besonders ist.

Ein Geschäft will eine Lampe, die $120\ \text{N}$ wiegt, an der Decke aufhängen. Es stehen Kabel zur Verfügung, die jeweils höchstens $50\ \text{N}$ aushalten.

1. a) Würde ein einzelnes Kabel halten, wenn die Lampe daran hinge? Begründe.
2. b) Und mit zwei Kabeln, die die Gewichtskraft gleichmäßig aufteilen? Begründe mit einer Rechnung.
3. c) Wie viele Kabel sind mindestens nötig?

Ein Kran hält einen Träger, der $800\ \text{N}$ wiegt, ruhig in der Schwebe, wie in der Abbildung gezeigt.

1. a) Welche Kraft übt das Kranseil auf den Träger aus?
2. b) Muss das Seil, damit der Träger langsam abgesenkt wird, mit einer größeren oder kleineren Kraft als der Gewichtskraft ziehen? Begründe deine Antwort.
3. c) Wenn das Seil beim Absenken mit $750\ \text{N}$ zieht, wie groß ist dann die resultierende Kraft auf den Träger und wohin zeigt sie?

Ralf und Alina schieben ein Sofa mit $60\ \text{N}$ und $50\ \text{N}$ nach rechts, und die Reibungskraft mit dem Boden beträgt $100\ \text{N}$.

1. a) Berechne die resultierende Kraft auf das Sofa. Bewegt es sich?
2. b) Welche Kraft müsste ihr Vater ausüben und in welche Richtung, damit sich das Sofa im Gleichgewicht befindet?
3. c) Wenn ihr Vater stattdessen in dieselbe Richtung wie die beiden mit $40\ \text{N}$ schiebt, wie groß ist dann die resultierende Kraft?

Die Markise eines Marktstands wiegt $80\ \text{N}$ und hängt an zwei gleichen Seilen, die die Gewichtskraft gleichmäßig aufteilen.

1. a) Welche Kraft trägt jedes Seil?
2. b) Die Seile halten höchstens $50\ \text{N}$ aus: Sind sie für die Markise geeignet?
3. c) Der Verkäufer fügt eine Plane hinzu, und das Ganze wiegt nun $120\ \text{N}$. Wenn jedes Seil weiterhin dieselbe Kraft tragen soll, wie viele Seile braucht er mindestens? Begründe mit einer Rechnung.