Fallen gleichförmige aber unterschiedlich schwere Objekte gleichschnell? (mit Luftwiderstand)
Angenommen zwei Kugeln mit einem Radius von einem Meter aus Aluminium und eine aus Stahl werden gleichzeitig aus einem Flugzeug geworfen. Warum kommen diese gleichzeitig auf?
7 Antworten
U.a. wegen der Fallgeschwindigkeit. In DE beträgt diese 9 Meter pro Sekunde. Das ist die Fallgeschwindigkeit aller Objekte. Brutto allerdings. Denn es fehlen noch Faktoren wie Erdanziehungskraft und der Luftwiderstand.
Während die Erdanziehungskraft immer konstant bleibt, steigt der Luftwiderstand mit zunehmender Zeit und beschleunigt das Falltempo eines Objektes.
Das zwei gleiche Formen (im Radius und Volumen) gleichschnell runterkommen hat u.a. hiermit und der "allgemeinen Relativitätstheorie" zu tun, aber dafür reicht mein Fachwissen bei weitem nicht aus, es dir zu erklären, geschweige denn selbst zu verstehen. Ich habe jetzt nur gelesen, dass es so ist, wie du in der Frage es formuliert hast. :D
Kleine Korrektur: Die Fallbeschleunigung ist praktisch konstant, und zwar 9,81 statt 9 und m/s² statt m/s.
Den Rest kann man nicht sinnvoll kommentieren.
Wenn du dir dieses Papier mal anguckst: http://www.virtual-maxim.de/downloads/freier%20fall%20mit%20und%20ohne%20luftwiderstand.pdf
wirst du feststellen, dass für die Ermittlung der Endgeschwindigkeit bei freiem Fall mit Luftwiderstand die Masse des fallenden Körpers eine ganz wesentliche Größe ist.
Vergrößere den Massenkontrast, und dir wird die Logik des Ergebnisses von selbst ersichtlich:
Eine Kugel von 2m Durchmesser aus abgereichertem Uran und eine ebenso große Kugel aus Schaumstoff.
Als Buchhalter mit einer Affinität zu Belegen hätte ich gerne mal von dir gewusst, wer denn behauptet hat, dass in deinem genannten Beispiel beide Kugeln gleichzeitig aufkommen.
Auf fallende Körper mit Luftwiderstand wirken drei verschiedene Kräfte ein. Einmal die Erdanziehung mit dem Vektor in Richtung Geozentrum. Dann die Auftriebskraft im Medium Luft. Dieser Vektor ist der Gewichtskraft entgegen gesetzt. Der Auftrieb ist anhängig von der Luftdichte, steigt also mit abnehmender Höhe. Dann bildet das Verhältnis zwischen Dichte des Körpers und Dichte der Luft ein Maß für den Einfluß des Auftrieb ab. Ein weiterer Kraftvektor ist der Staudruck, der sich an der Staufläche bildet und Geschwindigkeitsabhängig ist. Auch dieser Vektor ist der Gewichtskraft entgegen gesetzt. Bei gleicher Geometrie der Körper ist aber der prozentuale Einfluss des Körpers mit der geringeren Dichte auf den fallenden Körper größer.
Die Fallgeschwindigkeit mit Luftwiderstand wird gebremst und diese Bremswirkung hängt vom Verhältnis der Dichten zwischen Körper und Medium ab.
Physik Physik Physik :D
Der Radius und die Masse spielt keine Rolle :)
Aber mit L.Widerstand, sieht die Sache anders aus:) Und da spielt der Radius/ die Oberfläche des Körpers gewiss eine Rolle :) !
Die Masse spielt eine Rolle...F = m*a, also je mehr Masse, desto größer die darauf wirkende Kraft
Um so drastischer das Ergebnis.
Der größere und schwerere Körper hat zudem einen größeren Luftwiderstand und ist dennoch schneller.
Nun mach mal das Gedankenexperiment was passieren würde, wenn der schwerere Körper auch noch den gleichen Luftwiderstand hätte wie der leichtere.
Im Vakuum (Kein Luftwiderstand) fallen ALLE objekte gleich schnell. Zwei Stahlkugeln werden gleichmässig beschleunigt bis zu einer auf der Erde stoffunabhängiger maximalen Geschwindigkeit.
Theoretisch würde auch eine Feder so schnell fallen, aber da spielt die Auftriebskraft der Luft eine Rolle.
Im Vakuum gibt es keine Auftriebskraft der Luft oder hab ich jetzt was falsch verstanden?
Vakuum ist ein Teilchenfreier Raum, deshalb nimmt nichts einen Einfluss auf den Fall des Objektes, folglich fallen alle Sachen gleich schnell. Die Masse oder das Volumen (Oder die Dichte als Produkt von Masse:Volumen) macht nichts aus.
Erst "fallen ALLE objekte gleich schnell", dann ist von "stoffunabhängiger maximalen Geschwindigkeit" die Rede.
Und zum krönenden Abschluss gibt es einen Auftrieb im Vakuum.
Ist hier das heitere Begrifferaten oder was?
Es sind aber nicht die selben Objekte von der Form her (im Video)