|
Freier Fall Unter
dem freien Fall versteht man eine Fallbewegung ohne Reibung, also im
Vakuum. Die Fallbewegung wird durch die Gewichtskraft verursacht. Die
folgenden Videos zeigen, dass im Vakuum alle Körper "gleich
schnell" fallen.
Wir
wollen jetzt mittels der Videoanalyse
folgendes Video auswerten. Es handelt
sich hier zwar nicht um einen Fall im Vakuum. Aber bei Stahlkugeln macht
es kaum einen Unterschied, ob der Fall in Luft oder Vakuum stattfindet.
Dies merkt man spätestens bei der Auswertung. (beide Dateien auf dem Rechner
speichern und dann die Auswertung vornehmen: s.Videoanalyse)
Man
erhält schließlich folgende Exceltabelle: (zur Art der Auswertung: s. gleichmässig beschleunigte Bewegung)
Es
ergibt sich folgendes t^2-s-Diagramm:
Man
erkennt anhand dieses Diagramms, dass eine gleichmäßig beschleu- nigte
Bewegung vorliegt. Es gilt somit
d.h.
es liegt eine Beschleunigung a von 2 * 4,9203 m/s2 = 9,8406
m/s2 vor.
Exaktere Messungen ergeben im Schnitt einen Wert von 9,81 m/s2.
Da
alle Körper "gleich schnell" fallen im Vakuum, bedeutet dies, dass
beim freien
Fall auf der Erde immer die Fallbeschleunigung 9,81 m/s2 vorliegt.
Diese
wird häufig mit dem Buchstaben g angegeben. Es gilt also für den freien
Fall:
Wie
man sofort erkennt, entspricht die Fallbeschleunigung dem Ortsfaktor aus
der Mittelstufe. Dieser taucht auf, wenn man den Zusammenhang zwischen
Masse und Gewichtskraft aufstellt. Es gilt dort:
Hinweis
zur Vertiefung: Man kann also davon ausgehen, dass zwischen Fallbeschleunigung
und Gewichtskraft ein Zusammenhang besteht. Dieser ist
über die Grundgleichung der Mechanik (2. Newtonsches Axiom) . und das
Gravitationsgesetz (s. dort) gegeben, wobei die Gleichheit von schwerer und
träger Masse eine Rolle spielt. Nachschlagen
zur trägen und schweren Masse bei: WIKIPEDIA
oder Tipler, Physik, Spektrum-Verlag Der
Ortsfaktor bzw. die Fallbeschleunigung haben nur im Mittel einen Wert von
9,81 m/s2 und zwar am 45°-Breitengrad auf Meereshöhe (z.B. in Zürich).
An anderen Orten auf der Erde gibt es etwas andere Werte, an den Polen
wird g = 9,83 m/s2 und am Äquator g = 9,78 m/s2
gemessen.
|
