Warum passiert einer Ameise nichts, wenn sie aus zehn Metern Höhe herunter fällt?
Ein Mensch würde tödlich verunfallen. Es muss etwas mit dem Gewicht zu tun haben.
12 Antworten
Es liegt weniger am Gewicht, es liegt am Luftwiderstand.
Die Ameise ist relativ voluminös für ihr geringes gewicht von wenigen Milligramm.
Daher baut eine Ameise schon gar keine Geschwindigkeit auf, egal von wie hoch du sie fallen lässt.
Die Erde zieht alles mit der selben Beschleunigung an aber bei geringer Dichte gleitet ein Objekt eher in der Luft als zu boden zu fallen.
Fg = m * g
Weil die Gravitationsbeschleunigung der Erde gleich bleibt, sich die Masse der Körper aber ändert, wirkt auf sie eine andere Gewichtskraft. Nach 10 Metern ist für eine 80 Kg schwere Person erstmal das Licht aus.
Genau, es wirkt eine geringere Gewichtskraft. Die Beschleunigung bleibt aber erhalten, das ändert nichts an den Folgen eines Sturzes, die abhängig von der kinetischen Energie (Geschwindigkeit) und der elastischen Verformbarkeit des Körpers sind.
Stimmt, ich hätte noch erwähnen müssen, dass die Oberfläche eine Rolle spielt. Die Bremskraft verteilt sich natürlich auf den ganzen Körper.
Wenn man dann weiter denkt, nimmt die Oberfläche proportional zu m² zu, während die Masse proportional zu m³ anwächst.
Es hat nicht nur einen Grund, aber alle bzw. die wesentlichen hängen damit zusammen, dass eine Ameise so klein ist.
Natürlich kann man Ameisen und Menschen nicht direkt miteinander vergleichen, da der Körperbau sich wesentlich unterscheidet, aber das ist eine grobe Betrachtung, weshalb wir sie uns als maßstabsgerecht geschrumpften Menschen vorstellen können.
Es gibt Ameisen sehr verschiedener Größen, aber in jedem Fall solche, bei denen der lineare Faktor etwa bei 1000 liegt. Das heißt, jede Fläche ist eine Million, jedes Volumen eine Milliarde mal kleiner, und mit Letzterem auch die Masse.
Bei gleicher Beschleunigung wirken auf die Ameise also eine Milliarde mal kleinere Kräfte. Muskelkraft skaliert wohl etwa grob mit dem Querschnitt, und der ist eine Million mal geringer. Rechnerisch müsste die Ameise als geschrumpfter Mensch also etwa das 1000fache des Körpergewichts tragen können. In Relation stark zu sein ist also keine Kunst, wenn man so klein ist.
Wenn wir davon ausgehen, dass man Kräften, die man ausüben kann, auch standhält, müsste sie auch etwa eine 1000fach höhere Beschleunigung abkönnen.
Die wird auf der Erde aber gar nicht erreicht. Bereits erwähnt wurde der Luftwiderstand. Er ist nicht größer, sondern kleiner, um den Faktor 1 Millionen. Das Gewicht ist allerdings eine Milliarde mal kleiner, sodass die überhaupt erreichbare Fallgeschwindigkeit viel kleiner ist. Wie viel kleiner, ist gar nicht so leicht zu rechnen, denn die Luft ist für einen so kleinen Körper viel zäher als für uns, der Fall ist mehr ein Sinken.
Schon deshalb übersteht die Ameise einen Sturz nicht nur aus 10m,sondern aus praktisch beliebiger Höhe unbeschadet.
Was ist der lineare Faktor? Ich habe diesen Begriff im Physikunterricht noch nicht gehört.
Gemeint ist die Ausdehnung entlang einer bestimmten Richtung. Vergleichst Du einen Würfel von 1m Kantenlänge mit einem von 1mm Kantenlänge, ist 1000 der lineare Faktor. Eine Million (das Verhältnis der Oberflächen) könnte man als quadratischen, eine Milliarde (der Verhältnis der Volumina) als kubischen Faktor bezeichnen.
Neben dem schon erwähnten Gewicht und Widerstand kommt noch hinzu, dass sie ein Außenskelett haben, was sie nochmal besser vor solchen Schäden schützt, die Kraft die dann beim Aufprall wirkt kann über eine große Fläche verteilt werden und vermutlich ist es auch flexibler als ein Knochen.
Ein Palmendieb hat auch ein Außenskelett. bei ihm wäre so ein Sturz aber schon nicht mehr so easy.
Die ameise wird mit g nach unten beschleunigt, wie jedes andere objekt auch unabhängig von der masse, gleichzeitig wirkt die luftreibung dem entgegen, die ameise hat ein sehr geringes gewicht, dadurch ist die reibung im verhältnis zur gewichtskraft sehr hoch und die fallgeschwindigkeit der ameise ist so klein, dass sie unverletzt zu boden fällt! Lg
Deine Antwort scheint mir am wahrscheinlichsten zu sein.