Der freie Fall

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Elefant und Feder

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Eine ähnliche Graphik

 

Im luftleeren Raum fallen alle Körper gleich schnell.

Würden der Elefant und die Feder nicht dem Luftwiderstand unterliegen ( weder der Luftwiderstand noch andere Kräfte behindern sie), würden sie gleichzeitig am Boden auftreffen!

Frei fallender Körper:
Ein frei fallender Körper fällt lotrecht unter dem alleinigen Einfluss der Schwerkraft.
Frei fallende Körper

  • unterliegen nicht dem Luftwiderstand (weder der Luftwiderstand noch andere Kräfte behindern ihn)
  • Ein auf der Erde frei fallender Körper beschleunigt abwärts mit ungefähr 10 m/s² (9,81m/s²)

Die Erde besitzt eine "dicke" Atmosphäre und daher ist auch der Luftwiderstand für einen fallenden Körper groß. Der Mond hat keine Atmosphäre im eigentlichen Sinn und daher ist der Reibungswiderstand praktisch gleich Null. Daher treffen am Mond zwei Körper gleichzeitig am Boden auf. Dieses Experiment wurde auch tatsächlich vom amerikanischen Apollo15 Astronauten David Scott am Mond durchgeführt Der Hammer und die Feder landeten gleichzeitig auf der Mondoberfläche und somit hat Galilei recht und die unterschiedliche Falldauer entsteht nur durch den Luftwiderstand.

Frage: Ist die Fallbeschleunigung an einem bestimmten Ort für alle Körper gleich? Ja

Frage: Warum fallen große Massen, auf die eine stärkere Gewichtskraft wirkt als auf kleine Körper nicht schneller als diese? Ursache: Massenträgheit G = m × g, 2G = 2m × g

 

Die (Gravitations-) Beschleunigung hängt nicht von der Masse der fallenden Körper ab: Zwar fällt eine Feder in normaler Luft viel langsamer als ein Holzklotz, aber im Vakuum fallen alle Körper gleich schnell. Die Luft setzt den Körpern also eine Reibungskraft entgegen. So fallen ein glattes und ein zerknülltes Blatt Papier in Luft auch nicht gleich schnell, obwohl sie die gleiche Masse haben!

Die Fallbeschleunigung ( Schwerebeschleunigung, Erdbeschleunigung) besitzt an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche unterschiedliche Messwerte. Nach dem Gravitationsgesetz nimmt die Fallbeschleunigung mit zunehmendem Abstand vom Erdmittelpunkt ab. So ist durch die Erdabplattung die Entfernung zwischen Erdmittelpunkt und Erdoberfläche an den Polen geringer als am Äquator. Daher hat die Fallbeschleunigung an den Polen ihren größten Wert.
Genaue Messungen ergeben
an den Polen g = 9,83m/s²; am Äquator 9,78; in Mitteleuropa 9,81

Ohne Luftwiderstand gilt:

Wie schnell Objekte fallen, hängt nicht von ihrer Masse ab

Die Geschwindigkeit ändert sich mit einer konstanten Rate, in jeder Sekunde ist der Geschwindigkeitszuwachs gleich groß, nämlich rund 10m/s

siehe auch "Geschichtliches"

Alle Körper fallen (ohne Reibung) gleich schnell.
Alle Körper erfahren die gleiche Beschleunigung: g = Erdbeschleunigung (Gravitation)
g ist keine universelle Konstante, sondern auf der Erdoberfläche nur annähernd konstant.
Im Idealfall steigt die Fallgeschwindigkeit mit zunehmendem Fallweg:
Im Realfall wird die Endgeschwindigkeit durch die Luftreibung beschränkt!

Java Physlet:  Der freie Fall - Senkrechter Wurf nach oben

Überlege: Sind folgende Aussagen richtig?

a) Unter der Beschleunigung a versteht man die Geschwindigkeitsänderung pro Sekunde. 

b) Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung.

c) Im luftleeren Raum fallen alle Körper trotz verschiedener Gewichtskräfte gleich schnell (mit gleicher Fallbeschleunigung g die rund 10 m/s2 beträgt).

Links: Lineare Würfe- Leifiphysik

E-Mail: BRG Ried i. I - Physikauswahl Aktualisiert am 09.11.2003