Referat Definition des freien Falls

Definition des freien Falls

Freier Fall heißt, dass ein Körper durch das Schwerefeld der Erde angezogen wird und somit eine beschleunigte Bewegung erfährt. Hierbei wirkt keine andere Kraft auf den Körper. Solange ein Körper sich im freien Fall befindet, betrachtet man diesen als schwerelos. Alle Körper fallen unter den Bedingungen eines freien Falls gleich schnell, da ihrer Gewichtskraft jeweils ihre Trägheit gegenübersteht. Bsp.: eine Stein ist 0 mal schwerer als eine Plastikkugel, daher meint man er müsse 0 mal schneller beschleunigt werden, jedoch ist das nicht so, da auch eine 20mal größere Trägheit an ihm greift.

Auf der Erde wirkt dem Schwerefeld üblicherweise der Luftwiderstand entgegen. Nur im künstlichen Vakuum kann man diesen Widerstand umgehen. Bei kürzeren Fallstrecken mit kleinen Objekten kann der Luftwiderstand jedoch nahezu vernachlässigt werden (wie in meinem Fallversuch).

Lange Zeit ging man, auf den Lehren des Aristoteles beruhend, davon aus, dass schwerere Gegenstände grundsätzlich schneller fallen. Widerlegen konnte dies erst Galileo Galilei, welcher feststellte, dass im Vakuum alle Körper gleich schnell fallen und durch seine Experimente Gesetze zum freien Fall aufstellen konnte.

Versuchsaufbau:

Eine Stahlkugel wird mit Hilfe eines Stativs gehalten und schließt einen Kontakt.Öffnet man die Halterung, so fällt die Kugel, dadurch wird auch der Kontakt unterbrochen und eine Stoppuhr beginnt zu laufen. Die Stoppuhr hält erst wieder, wenn die Kugel unten, auf einem Teller aufschlägt, welcher wie ein Sensor wirkt. Um ein genaues Ergebnis zu erreichen muss man das Maß immer an der Unterkante der Kugel anlegen, da diese auch zuerst im Teller auftrifft.

Herleitung der Fallbeschleunigung g:

Nach dem Newton'schen Gravitationsgesetz wirkt auf den Schwerpunkt eines Körpers die Gravitationskraft Fg. Die Schwerebeschleunigung g ist die einzige Beschleunigung, die auf die Kugel wirkt. Sie ist eine konstante, d.h. ständig gleichbleibende Größe.

Gesetze

Der Ortsfaktor g ersetzt bei Fallgesetzen den Faktor a (Beschleunigung), da an allen Körpern am selben Ort die Gewichtskraft des Ortsfaktors g anliegt.

^{Beim freien Fall handelt es sich grundsätzlich um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung, daher kann man}

folgende Gesetze aufstellen:

                        und

Mit Hilfe der von mir gemessenen Werte kann man nun auch auf den Ortsfaktor zurückrechnen:

Die Abweichung vom tatsächlichen Wert sind durch Messungenauigkeit zu begründen.