Physik verstehen 4, Schulbuch

32 2  Arbeitsheft-Seite 17 Der freie Fall 1. Welche Bewegung macht ein frei fallender Körper? In memoriam Galileo Galilei – fallende Körper (Abb. 32.1)  E1, E4 Fertige laut Abb. 32.1 zwei Fallschnüre mit Schraubenmuttern (M10) und Nähfaden an. Stelle dich auf einen Tisch. Die Schnüre werden wie in der Abbildung positioniert. Lass sie nacheinander auf den Boden fallen. Achte auf die Zeitabstände beim Aufprallen. Was kannst du erkennen? Bei V1 bemerkst du, dass der Aufprall der Schraubenmuttern mit gleichen Abständen immer rascher erfolgt. Die Schraubenmuttern legen den 2-, 3- bzw. 4-fachen Weg zurück. Sie brauchen aber weniger als die 2-, 3- bzw. 4-fache Zeit dafür. Daraus kannst du schließen, dass sie beim Fallen schneller werden. Die Schraubenmuttern mit größer werdenden Abständen prallen in gleichen Zeitabständen auf. Für den 4-fachen Weg braucht die 2. Schraubenmutter nur die doppelte Zeit. Die 3. Schraubenmutter braucht für den 9-fachen Weg nur die 3-fache Zeit und die 4. Schraubenmutter für den 16-fachen Weg nur die 4-fache Zeit. Daraus können wir erkennen, dass es sich bei diesem Versuch um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung (  Seite 31) handelt. 2. Wie groß ist die Fallbeschleunigung auf der Erde? Wie schnell wird der Ball, wenn er fällt? (Abb. 32.3)  E1 Lass aus einer Höhe von 5m einen Ball, zB einen Tennisball, auf den Boden fallen. Ein Metronom tickt im 1-Sekunden-Takt. Lass den Ball zu Beginn des Taktes los. Angeblich fällt ein frei fallender Körper in der 1. Sekunde 5m. Überprüfe dies! Bei V2 braucht der fallende Ball für 5m fast genau 1 Sekunde. Bei einer gleich- mäßig beschleunigten Bewegung ist die Beschleunigung zahlenmäßig immer doppelt so groß wie der Weg in der 1. Sekunde (  Seite 31). Die sogenannte Fallbeschleunigung g (lat. gravitas … Schwere) muss daher etwa 10 ​  m  __ s 2 ​sein. Die Ursache der Fallbeschleunigung ist die dauernd wirkende Gravitationskraft . Diese spüren wir auf der Erde als Gewichtskraft , die zwischen Erde und fallen- dem Körper wirkt. Sie ist nicht an allen Stellen der Erde gleich groß und nimmt auch mit zunehmender Entfernung vom Erdmittelpunkt ab (Abb. 32.4). V1 60cm 60cm 60cm 60cm 105cm 75cm 45cm 15cm 15 · 16 15 · 9 15 · 4 15 · 1 32.1 In memoriam Galileo Galilei – fallende Körper Frei fallende Körper vollführen eine beschleunigte Bewegung . M V2 5m Metronom (Frequenz 1Hz) Start Aufprall 32.3 Wie schnell wird der Ball, wenn er fällt? Die Fallbeschleunigung ( g ) beträgt ca. 9,8 ​  m  __ s 2 ​ . Sie ist nicht an allen Orten der Welt gleich groß . Sie nimmt mit der Entfernung vom Erdmittelpunkt ab. Ihre Ursache ist die Gravitationskraft (Massenanziehungskraft). M 32.2 Seile sichern die Kletterin vor dem Fallen. = 2,45 g = 9,83 3 r 2 r r r r Äquator Südpol Nordpol d = 21km = 1,09 9 g s 2 m 4 g s 2 m s 2 m g = 9,81 s 2 m g = 9,78 s 2 m 6378km 6357km 32.4 Abnahme der Erdbeschleunigung mit der Entfernung vom Erdmittelpunkt 32.5 Federn und Blätter können auf der Erde nicht frei fallen. Ihre Bewegung wird durch die Luft behindert. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv