Wieso fliegt eine Feder eigentlich genauso schnell wie ein stein zum Boden und unter welchen bedingungen?
11 Antworten
Tut sie nicht - wegen des Luftwiderstands.
Lässt du hier auf der Erde eine Feder und einen Stein fallen, fällt der Stein geradewegs auf den Boden, wohingegen die Feder langsam zu Boden schwebt.
Würde man dieses Experiment jedoch in einem luftleeren Raum, also einem (perfekten) Vakuum, wiederholen, würden Feder und Stein gleichschnell zu Boden fallen, da auf beide Körper dieselbe Erdbeschleunigung wirkt und die Masse keinen Einfluss auf die Fallgeschwindigkeit hat.
Das zeigt sich auch, wenn man rechnerisch zeigt, wie sich die potenzielle Energie (Höhe) in kinetische Energie (Geschwindigkeit) umwandelt:
1/2 ⋅ m ⋅ v² = m ⋅ g ⋅ h
1/2 ⋅ v² = g ⋅ h
Die Masse kürzt sich heraus, ist also für weiteres nicht mehr zu beachten. Wichtig für die Geschwindigkeit sind im Vakuum lediglich Erdbeschleunigung und Fallhöhe.
LG Willibergi
Die Feder fällt genau so schnell wie ein Stein, wenn beide sich in einem Vakuum befinden und für beide die gleiche Anziehungskraft gilt (die gleiche Anziehungskraft gilt immer im theoretischen bereich)
Beide fallen gleich schnell, da die Erdanziehungskraft mit 9.81 m/s² beide Körper anzieht und das Gewicht dabei keine Rolle spielt. Außerde, haben sie keinen Luftwiderstand im Vakuum.
Die Anziehungskraft darf eben nicht gleich sein, da sie mit F=m*a abhängig vom Gewicht ist!
Laut dem Gravitationsgesetz gilt: F=G*m*m_e/r²
Mit obiger Gleichung folgt nun:
a=F/m=G*m_e/r²
Damit ist die Beschleunigung, die ein Körper im Gravitationsfeld erfährt nur abhängig von der Masse der Erde und vom Abstand zum Schwerpunkt.
Hallo pink13
das muss nicht stimmen. Feder und Stein werden von der Erde angezogen, aber, wenn du eine ganz leichte Feder nimmst wird sie nicht so schnell zu Boden fallen wie ein Stein. Dies liegt am Luftwiderstand. Die Luft besteht ja aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und anderen Stoffen. Und diese Stoffe 'bremsen' die Feder aus.
LG
Die Einsicht, dass im Prinzip schwerere und leichtere Körper gleich schnell fallen (sollten), hat Galileo Galilei vor gut 400 Jahren so erläutert:
Lassen wir zuerst einen Stein von einem Turm fallen. Der Fall dauert zum Beispiel exakt 3 Sekunden. Nun nehmen wir den Stein, zersägen ihn in zwei Stücke, steigen wieder auf den Turm und lassen diese Stücke fallen. Es wäre sehr seltsam, wenn der halbierte Stein schneller oder langsamer fallen würde als der nicht zersägte Stein. Man kann das testen (Galilei machte auch solche Versuche) und stellte fest: die Stücke brauchen genau gleich lang wie der ganze Stein. Nun kann man das Gedankenexperiment weiterführen und den Stein zu Kies oder zu Sand zermahlen und kommt zum Schluss: Ein Sandkorn müsste eigentlich genau gleich schnell fallen wie der ursprüngliche Stein.
Im tatsächlichen Experiment wird das beim Vergleich zwischen Stein und einzelnem Sandkorn wohl nicht mehr exakt stimmen - aber schuld daran ist einzig die Luft, welche ein winziges Sandkorn etwas stärker abbremsen kann als den kompakten Stein.
Für Fallexperimente ohne Luftwiderstand könnte man z.B. auf den Mond reisen. Das wurde im Jahr 1971 von den amerikanischen Astronauten auch tatsächlich gemacht:
https://youtube.com/watch?v=oYEgdZ3iEKA
Eine Feder fällt da gleich schnell wie ein Hammer zu Boden !
Hier nochmal der Link zum Video vom Mond:
Bedenke auch, dass neben den Erläuterungen zum Versuch im Vakuum zu beachten ist, dass die Feder nicht zum Boden/Richtung Erdmittelpunkt fällt, sondern zum gemeinsamen Schwerpunkt. Und auch die Erde fällt Richtung gemeinsamer Schwerpunkt. Sie kommen sich also entgegen. Aufgrund der großen Masse der Erde bewegt diese sich nur weniger als die Feder bzw der Stein.