Schwerkraft als Ursache des Freien Falls?
Ich muss eine Vortrag für den Physikunterricht erstellen und eine der vorgegebenen Aufgaben ist die Obengenannte. Ich kann dabei zwar den groben Zusammenhang verstehen, allerdings kann ich es nicht erklären und formulieren. Dafür fehlt mir eine genaue Erklärung. Ich freue mich über jede Antwort, diese sollte am Besten für 9. Klasse Gymnasiasten verständlich sein.
Es geht hierbei um II, Punkt 1. Ich verstehe nicht, wie ich das simpel erklären soll
4 Antworten
Schwierig, würde ich sagen.
Für Aristoteles war "unten" der "natürliche Ort" aller irdischen Gegenstände (die "himmlischen" bestanden aus einem "überirdischen" Stoff, dem "'Äther", und ihr naürlicher Ort war "oben"). Ob und welche er sich Gedanken dazu gemacht hat, was vor sich ging, wenn man Gegenstände am Fallen hinderte, kann ich nur vermuten. Außerdem war der natürliche Bewegungszustand irdischer Gegenstände die Ruhe, und man musste Kraft aufwenden, um sie in Bewegung zu halten (was auch der alltäglichen Erfahrung entspricht, jedenfalls vor der Erfindung von Luftkissentischen, Magnetschwebebahnen u. Ä.).
Soweit ich weiß, war es Galilei, der als Erster Untersuchungen sowohl zum Bewegungsgesetz des freien Falls als auch zur Abstraktion von Reibung gemacht hat. Dabei stellt sich heraus, dass der Typ der Bewegung beim freien Fall - der Weg hängt quadratisch von der Zeit ab - derselbe ist wie bei einer Bewegung in der Ebene, wenn eine konstante Kraft auf einen Körper wirkt. Erst von daher kann man von einer Schwer-"Kraft" sprechen, die Gegenstände nach unten beschleunigt.
Wir können die Sache auch anders auffassen: Wir stellen fest, dass wir (unsere Hand, der Boden, eine Waage, ...) eine Kraft auf einen Körper ausüben muss, damit er in Ruhe bleibt. Der Wegfall dieser Halte-Kraft wäre dann zunächst einmal die Ursache für den freien Fall. Wir würden dann eine Beschleunigung beobachten, ohne dass eine Kraft eine Rolle spielt. Wegen der Untersuchungen zu möglichst reibungsarmen Bewegungen in der Ebene hätte dann die vertikale Richtung eine Sonderrolle. Das mögen wir nicht, also postulieren (behaupten) wir eine Kraft, die die Körper nach unten beschleunigt, und die Haltekräfte können wir dann als Gegenkräfte zu dieser "Schwer-"Kraft deuten.
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(Ein Hinweis auf die Allgemeine Relativitätstheorie wäre möglicherweise sogar als Randbemerkung zu viel - hiernach ist der freie Fall tatsächlich die kräftefreie Bewegung, und sie sieht für uns nur beschleunigt aus, weil wir durch die "Haltekräfte" des Erdbodens in Gegenrichtung beschleunigt werden; die Gewichtskraft ist dann im Prinzip nichts Anderes als eine Zentrifugalkraft, die nur im mitgedrehten Bezugssystem existiert. Dass die Erdoberfläche ein paar tausend Kilometer weiter in eine andere Richtung beschleunigt, liegt daran, dass Raum und Zeit ein gemeinsames Ganzes bilden, das ziemlich krumm ist - bitte nicht versuchen, sich das allzu genau vorzustellen.)
ohne Schwerkraft gebildet durch die Masse der Erde,würde Objekte einfach schweben bleiben
Dann erkläre dort mithilfe des Gravitationsgesetz die Fallbeschleunigung und damit den freien Fall.
Kräfte verformen Gegenstände oder verändern ihren Bewegungszustand. Letzteres ist beim freien Fall durch die Schwerkraft gegeben.