Bei gleicher Form, Masse und Fallhöhe- warum fallen schwere Körper schneller?
ohne Vakuum, Erdanziehung 9,81 :) Bitte so eine Antwort wie aus Musterlösungen :D
Merci & Liebe Grüßegoldpapya
5 Antworten
Im Vakuum, das ist ja schon sehr gut beantwortet worden, fallen alle Körper gleicher Masse unabhängig von der Ausdehnung (Styroporkugel, Stahlkugel...) im Schwerefeld der Erde oder eines anderen Planeten (Beschleunigung "g" ist dann anders als 9,81 m/s²) mit der gleichen (ansteigenden) Geschwindigkeit nach unten: F = m x g und v = g x t.
Das kann man schön in einem Fallturm sehen (dort wird die Fallröhre unter Vakuum gesetzt).
Wenn kein Vakuum vorhanden ist, wirkt die Luftreibungskraft bei höheren Geschwindigkeiten der Schwerebeschleunigung entgegen: Es bildet sich ein Gleichwichtszustand und die Geschwindigkeit nimmt dann nicht mehr zu.
Die Luftreibungskraft ist neben der Fallgeschwindigkeit (v) vor allem von der Angriffsfläche (AKörper) und vom Strömungswiderstand (cw-wert) bzw. der Form (Kugel, Tropfen etc.) des fallenden Körpers abhängig.
Formel Luftreibungskraft: Fr = 1/2 x cw x rhoLuft x AKörper x v²
Bezogen auf deine Frage bedeutet dies, dass ein Körper mit großer dichte (z.B. Stahl) bzw. einer relativ geringen Angriffsfläche ("A") schneller herunterfliegt, als ein Körper mit kleiner dichte (z.B. Styropor).
Hier noch ein link mit erläuterungen und einer sehr anschaulichen animation:
http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/onlinematerial/mechanik2/bewegung/fallmit_luft.htm
Anm.: Beim link bitte einsetzen: Unterstrich "_" zwischen online + material, fall+mit sowie mit + luft.
Gutes Gelingen!
LG.
Gegenfrage: Wie kann bei gleicher Masse ein Körper schwerer sein als der andere, wenn auch die Form identisch ist? Oder ist die Form lediglich "ähnlich", d.h. ein Körper ist um einen Faktor X vergrößert und hat ein um denselben Faktor verringerte Dichte?
Wenn's so gemeint ist, dann ist die Dichte des umgebenden Mediums das entscheidende Kriterium. Also hier der Vergleich zwischen Luftdichte und Dichte des Köpers. Im Extremfall, wenn die Dichte des Köpers geringer ist als die Luftdichte, fällt der Körper gar nicht mehr, sondern steigt nach oben (Heliumballon).
Prinzipiell fallen ALLE Körper mit gleicher Bescheunigung, egal ob ein Stück Blei oder eine Feder. Nur die Alltagserfahrung scheint dem zu widersprechen.:Der Luftwiderstand ist schuld. Also je größer die Fläche bei gleichem Gewicht, desto kleiner die Fallgeschwindigkeit. Beispiel:Fallschirmspringer mit und ohne Fallschirm.
Wenn sie die gleiche Masse haben, wie soll denn dann ein Körper "schwerer" sein? Gewichtskraft F = m * g, m gleich, g gleich...
Hier spielt nur der Luftwiderstand eine Rolle. Im Vakuum fallen ein Kilo Blei und 1 Kilo Federn gleich schnell. Und ein Fallschirmspringer mit oder ohne Fallschirm dito.