Freier Fall von zwei Massen?
Liebe Community. Auch hier eine Frage welche mir dessen Antwort nicht einleuchtet. Ich habe im Vakkum zwei Massen m1=10 Gramm und m2=100000 Gramm. Nun werden beide fallen gelassen, Durch Experimente ist nachgewiesen dass die Masse keine Rolle soielt und beide gleich schnell nach unten fallen mit 9.81 m/s2.
Auf die Masse m1 wirkt die Gewichtskraft 9.81*m1 und auf die Masse m2 die Gewichtskraft 9.81*m2. Also es wirken unterschiedliche Kräfte von der Erde auf die zwei Massen. Wie weiss nun aber die Erde dass die Massen unterschiedlich schwer sind und verschiedene Kräfte aufbringen muss damit beide Massen mit 9.81 beschleunigt werden ? Bei einer Masse muss die Erde weniger Kraft auf die Masse wirken um diese auf 9.81 zu beschleunigen und auf die andere Masse muss die Erde eine grössere Kraft aufwenden um die Masse zu beschleunigen auf 9.81 ? Das verstehe ich nicht
8 Antworten
Die Ursache ist, wie so oft im Leben, die Trägheit.
Eine größere Masse erfährt eine größere Gewichtskraft, hat aber auch eine demensprechend größere Trägheit.
Du kennst die Formel F= m*a
Daraus berechnest Du die Beschleunigung des fallenden Objektes als a= F/m.
F ist die Gewichtskraft. Diese entsteht durch die Gravitation, welche ebenfalls von der Masse abhängt (besser gesagt: den Massen). Eine kleine Masse hat eine kleine Gewichtskraft.
F = G(m1*m2)/r²
m1 ist die Masse der Erde, m2 die Masse des fallenden Objektes. m2 ist also dieselbe Masse wie m in der Formel a=F/m. m2 (die Masse des fallenden Objektes) kürzt sich also heraus, die Fallbeschleunigung ist unabhängig von der Masse.
Die Theorie sagt: der Beschleunigung durch die Gewichtskraft wirkt die Trägheit der Masse entgegen. Nun ist es aber so, dass sich bei einer Verdoppelung der Masse auch die Gewichtskraft sowie die Trägheitskraft verdoppelen, sodass sich das gegenseitig ausgleicht und die tatsächliiche Größe der Masse keine Rolle spielt.
Und das sagt die Praxis:
https://www.youtube.com/watch?v=E43-CfukEgs
Man achte auf die Fachleute/Physiker am Ende des Videos. Die freuen sich wie die kleinen Kinder, dass ausnahmsweise mal in der Praxis das genauso funktioniert, wie die Theorie es vorhersagt, was in der Physik nicht selbstverständlich ist.
Merke:
Chemie ist das, was kracht und stinkt,
Physik ist das, was nie gelingt.
Beschleunigung != Geschwindigkeit
Für die Geschwindigkeit v gilt: v = a * t, also Geschwindigkeit = Beschleunigung * Zeit
Da alles gleich schnell beschleunigt, ist die Masse für die Endgeschwindigkeit auch irrelevant. Und auf alles wirkt die gleiche Anziehungskraft, nur sind halt zufälligerweise die beiden gewichte viele zusammengepackte Atome - die aber alle immer noch gleich schnell fallen.
Auf einen Massenpunkt höherer Masse wirkt selbstverständlich auch eine stärkere Gravitationskraft
es gibt eine Erklärung von Newton und eine von Einstein
Newton: schwere und träge Masse sind gleich. Die Beschleunigung der schwereren Kugel ist höher wegen der schwereren Masse, aber auch geringer wegen der trägeren Masse; das hebt sich gerade auf, aus der Bewegungsleichung kürzt sich die Masse heraus.
Einstein: es gibt keine Schwerkraft, beide Kugeln sind während des Falls kräftefrei und bewegen sich nur auf anderen Geodäsielinien als der Erdboden https://www.youtube.com/watch?v=XRr1kaXKBsU