Physik verstehen 4, Schulbuch

29 Gekrümmte Wege auf der Erde und im Weltall  Lernzielkontrolle 7, Seite 87 M Die Fallbeschleunigung ( g ) beträgt ca. 10m/s 2 . Sie ist nicht an allen Orten der Welt gleich groß. Sie nimmt mit der Entfernung vom Erdmittelpunkt ab. Die Ursache der Fallbeschleunigung ist die Gravitationskraft. 3. Wie verläuft eine Fallbewegung in der Luft und im Vakuum? Gleich groß – verschieden schwer – wie schnell? (Abb. 29.1) Lass zwei gleich große Metallstücke – eines aus Aluminium, das andere aus Eisen – aus etwa 2 m Höhe gleichzeitig fallen. Beachte den Gewichtsunter- schied, aber auch den kleinen Unterschied bei der Fallbewegung. Auf das Aluminiumstück bei V3 wirkt eine kleinere Gewichtskraft als auf das Eisenstück. Der leichte Körper erfährt jedoch die gleiche Beschleunigung wie der größere Körper. Dies bewirkt, dass die Fallzeiten für die verschieden schweren Körper bei kurzen Fallwegen praktisch gleich sind. Schwere Regentropfen erreichen beim Fallen in Luft eine Geschwindigkeit bis zu 8m/s, kleine Nebeltröpfchen nur bis zu 0,08m/s. Die Geschwindigkeit eines Fallschirmspringers steigt vor dem Öffnen des Fallschirms auf etwa 60m/s (= 216km/h). Nach dem Öffnen des Fallschirms reduziert sich die Geschwindigkeit auf etwa 3–5m/s. M Mit größer werdender Geschwindigkeit eines fallenden Körpers nimmt auch der Luftwiderstand zu. Dadurch wird die Geschwindig- keitszunahme pro Sekunde geringer. Ist der Luftwiderstand gleich groß wie die auf den Körper wirkende Ge- wichtskraft, macht der Körper nur mehr eine so genannte gleichförmige Trägheitsbewegung . Das Gleichgewicht der Kräfte wird bei einem leichten Körper (zB einer Schneeflocke) schon bei geringer Geschwindigkeit erreicht. Was passiert, wenn die Luft beim Fallen weg ist? (Abb. 29.5) Gib in ein noch luftgefülltes durchsichtiges Fallrohr eine Metallscheibe und eine Feder. Beobachte die Fallbewegungen der beiden Körper im luftgefüll- ten Rohr und nach dem Absaugen der Luft im luftleeren Fallrohr. Bei V4 siehst du, dass die Feder in der Luft deutlich hinter der Metallscheibe zurückbleibt. Im luftleeren Fallrohr fallen beide Körper gleich schnell bzw. mit der gleichen Beschleunigung. M Im luftleeren Raum fallen alle Körper mit der gleichen Fallbeschleu- nigung (ca. 10m/s 2 ). V3 V4 29.2 Freie Fallbewegung vor dem Öffnen des Fallschirms schwerelose Körper 29.6 Schwerelos, da durch die Fallbeschleu- nigung keine Messung der Gewichtskraft möglich ist 29.1 Gleich groß – verschieden schwer – wie schnell? 29.3 Der geöffnete Fallschirm bewirkt einen größeren Luftwiderstand. 29.4 Löwenzahnsamen Feder Metall- scheibe Luft wird abgesaugt. 1m 29.5 Was passiert, wenn die Luft beim Fallen weg ist? Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv