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Der freie Fall

Welche Bewegung führt ein Fallschirmspringer beim Sturz in die Tiefe aus?

Die antreibende Kraft beim freien Fall ist die Gewichtskraft. Sie hat für jeden Körper eine ganz bestimmte Größe. Wir wissen bereits, dass ein Körper, auf den eine konstante Kraft wirkt, gleichmäßig beschleunigt wird.

Annahme:
Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Nach dem Newtonschen Kraftgesetz müsste gelten:

Also müsste sich aus der Masse und dem Gewicht eines Körpers die Beschleunigung berechnen lassen, die er beim freien Fall erfährt.

Beispiel:
Die Masse 1 kg wird mit der Federwaage gewogen, wir lesen eine

Die Masse m = 1 kg müsste beim freien Fall also eine Beschleunigung von 9,8 m/s² erfahren.

Versuch

Obige Annahme soll durch ein Experiment bestätigt werden. Dazu wird eine Eisenkugel aus verschiedenen Höhen fallengelassen. Aus der Fallzeit, die wir messen, bestimmen wir die Beschleunigung.

Messreihe

Fallhöhe h [m] Fallzeit t [s] Fallbeschleunigung g [m/s2] 1,2 0,49 10,0 1,00 0,45 9,88 0,8 0,4 10,0 0,6 0,35 9,8 0,4 0,29 9,51 0,2 0,2 10,0

Die Messreihe liefert als Ergebnis eine Beschleunigung von

Merke

Die Fallbewegung ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Die Fallbeschleunigung beträgt a = g = 9,81 m/s2

Ist die Fallbeschleunigung für alle Körper gleich?

Versuch

Eine Eisenkugel und ein Blatt Papier fallen unterschiedlich schnell.

Der Luftwiderstand wirkt sich auf große, leichte Körper stark aus,
auf kleine, schwere Körper kaum.

Warum fallen große Massen, auf die eine stärkere Gewichtskraft wirkt als auf kleine Körper nicht schneller als diese?

Ursache ist die Massenträgheit

Beispiel:

Von der Spitze des Eifelturms ( h = 300 m ) wird ein Stein fallengelassen. Nach welcher Zeit und mit welcher Geschwindigkeit schlägt er auf den Erdboden auf? Der Luftwiderstand ist zu vernachlässigen. ( g = 10 m/s2 ).

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