Der freie Fall

Last updated Sep 12, 2022

• Ef
• Physik
• Freier
• Fall
• Kinematik

Fall einer Stahlkugel, eines Papiers und eines zusammengeknüllten Papiers

• Stahlkugel fällt deutlich schneller als das Blatt Papier.
• Zusammengeknülltes Papier fällt ebenso schnell wie die Stahlkugel

Es scheint weniger an der Masse der Objekte, als an der Form (Luftwiderstand) zu liegen, wie schnell sie fallen.

Freier Fall einer Feder und einer Stahlkugel bei normalem Luftdruck und im (fast)Vakuum:

Merke: Ohne den Einfluss der Luft fallen alle Objekte auf der Erde mit der gleichen Beschleunigung, unabhängig von ihrer Form oder ihrer Masse. Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Zu jedem Zeitpunkt ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit gleich groß. Die Bewegungsgleichung des freien Falls ohne Anfangsgeschwindigkeit ist $$ s(t)=\frac12\cdot g\cdot t^2, \text{mit }g\approx9,81 \frac{m}{s^2} $$

1. Vergleichen Sie die beiden Fallvorgänge. Argumentieren Sie mit Diagrammen und stellen Sie die Bewegungsgleichungen (wenn möglich) auf.

Hier sind vier Aufgaben aus den bisher behandelten Themen:

1. Ein Fahrzeug bewegt sich auf gerader Strecke für 20 s mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s. Nach 10 s Pause fährt es für 30 s mit einer Geschwindigkeit von 40 m/s weiter. Anschließend bewegt es sich mit 25 m/s zum Startpunkt zurück.

   a) Ermitteln Sie die Dauer der Rückfahrt

   b) Zeichnen Sie das Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm

   c) Zeichen Sie das Zeit-Weg-Diagramm

2. Ordnen Sie den Zeit-Weg-Diagrammen einer geradlinigen Bewegung die passenden Zeit-Geschwindigkeits-Diagramme zu. Begründen Sie ihre Antworten.

   

3. Eine Person fährt eine 12 km lange Strecke mit dem Rad konstant mit einer Geschwindigkeit von 16 km/h. Berechnen Sie die Geschwindigkeit für den gleich langen Rückweg, wenn die gesamte Radtour zwei Stunden dauern soll.

4. Ein Bob hat vom Start an die gleichbleibende Beschleunigung von 2 $\frac{m}{s^2}$. Berechnen Sie

   a) seine Geschwindigkeit 5 s nach dem Start;

   b) den bis zu diesem Zeitpunkt zurückgelegten Weg;

   c) seine Durchschnittsgeschwindigkeit auf diesem Weg;

   d) den zurückgelegten Weg, wenn seine Geschwindigkeit auf 20 m/s angewachsen ist.