Ich meine gehört zu haben, dass das eigentlich egal ist. Aber wieso fällt dann eine Feder so langsam? Kommt das dann auf die Fläche an?
Hallo!
Nun, in einer luftleeren Röhre würde eine Feder genauso schnell fallen wie eine Metallkugel.
Sonst ist es der Luftwiderstand der sie bremst. Und er hängt von der Form ab.
Die Dichte ist entscheidend (Gewicht pro Volumen).
Hi,
stell dir zwei gleich große Kugeln vor, die eine aus Stahl, die andere aus Styropor.
Die Stahlkugel ist schwerer, sie wird bei einem Fallversuch von der Erde stärker angezogen als die Styroporkugel. Gleichzeitig setzt sie aber der Fallbeschleunigung aufgrund ihrer größeren Masse eine größere Trägheit (=Widerstand gegen Bewegungsänderung) entgegen.
Die Styroporkugel ist leichter und wird von der Erde nicht so stark „nach unten“ gezogen, gleichzeitig setzt sie aufgrund ihrer geringeren Masse der Fallbeschleunigung weniger Widerstand entgegen.
Beide Effekte gleichen sich exakt aus, sodass beide Kugeln im luftleeren Raum gleich schnell fallen bzw. beschleunigen.
Sind die Kugeln gleich groß, haben sie exakt denselben Luftwiderstand. Die Stahlkugel ist aber schwerer, also ist ihr Luftwiderstand im Verhältnis zu ihrer Gewichtskraft kleiner.
Die Styroporkugel ist leichter, bei ihr ist das Verhältnis von Luftwiderstand zu Gewichtskraft größer, sie fällt bei atmosphärischen Bedingungen also langsamer als die Stahlkugel.
Gruß, C.
Im luftleeren Raum ist die gravitattionsbedingte Fallbeschleunigung für jede Masse gleich.
Ansonsten hängt sie vom jeweiligen Luftwiderstand ab.
Der wiederum ist bei zwei gleichgroßen Kugeln gleich und somit fällt eine Styroporkugel bei Windstille genauso schnell wie eine gleich große Eisenkugel.
Und alles andere ist Quatsch.
Gruß, Nemo.
Unfug! Nichts weiter als Unfug!
Gruß, Nemo.
( Wird mir wieder eine Menge Ärger einbringen!)
Luftwiderstand ist genau das richtige Zauberwort.
Hat nicht die NASA damals auf dem Mond nicht das Experiment mit der Feder und dem Stein gemacht?
Da ist doch tatsächlich beides gleich schnell gefallen.
Du willst uns also ernsthaft weiß machen, daß eine Styropor-Kugel bei Windstille, also in Luft genauso schnell fällt wie eine Stahlkugel?
Naja, die Beschreibung hat einige Schwächen, aber das als Unfug zu betiteln, ist nicht gerechtfertigt.
Fakt ist:
- Die Erde übt auf jeden Körper eine anziehende Kraft aus, die abhängig von der Masse des Körpers ist. Doppelte Masse -> doppelte Kraft.
- Wirkt eine Kraft auf einen freien Körper, wird dieser Körper beschleunigen. Die Höhe der Beschleunigung hängt auch von der Masse ab: Doppelte Masse -> halbe Beschleunigung
- Da auf den doppelt so schweren Körper auch die doppelte Kraft wirkt, ist die Beschleunigung gleich.
So weit im Vakuum. In der Atmosphäre wirkt der Luftwiderstand bei sich bewegenden Körpern immer abbremsend, also hier der Erdanziehung entgegen. Bei Körpern exakt gleicher Form ist er gleich groß. Für schwere Körper ist der Luftwiderstand aber klein gegenüber der Erdanziehungskraft, so dass der Fall kaum beeinflusst wird. Für leichte Körper macht sich der Luftwiderstand gegenüber der Erdanziehungskraft schon deutlicher bemerkbar, so daß die insgesamt auf den Körper wirkende Kraft deutlich geringer ist - und damit auch die Beschleunigung. Der leichte Körper fällt also langsamer.
Will man es genauer nehmen, muß man berücksichtigen, daß der Luftwiderstand geschwindigkeitsabhängig ist. Er wird mit steigender Geschwindigkeit größer, was dazu führt, daß die Erdanziehungskraft durch den Luftwiderstand aufgehoben wird, und der Körper mit konstanter Geschwindigkeit fällt. Auch die ist für schwere Körper dann höher als für leichte.
Hi,
wenn du schon „Schwächen“ an meiner Beschreibung auszumachen glaubst, dann benenne sie doch bitte konkret, ich lasse mich jederzeit gerne belehren, wo ich mich ungenau oder unglücklich ausgedrückt haben sollte.
Gruß, C.
Dem wäre theoretisch so, wenn es dir gelänge, eine Styropir- und eine Stahlkugel mit gleicher Größe UND gleicher Masse zu haben…
Tut mir leid, aber ihr habt keine Ahnung!
In jeder besseren Physiksammlung gibt es ein Gerät mit zwei annähernd luftleeren Röhren, in der einen eine Feder in der anderen eine Bleikugel.
Gruß, Nemo.
Hallo,
das hast du richtig erkannt.
Aber wieso fällt dann eine Feder so langsam? Kommt das dann auf die Fläche an?
Eine Feder erfährt die gleiche Massenanziehung wie jeder andere Körper auf unserem Planeten.
Da eine Feder in den meistens Fällen aber zu einem mehr oder weniger Flugfähigen Tier gehört, hat sie natürlich eine ärodynamische Form, die ihr ein Gleiten im Wind erlaubt.
Deswegen fällt sie auch nicht, sondern gleitet zu Boden.
Die Fallgeschwindigkeit eines massiven Körpers in einem gegebenen Schwerefeld hängt allein von der Fallhöhe (bzw. Falldauer) ab, und nicht von seiner Masse, wie aus der zugehörigen Gleichung leicht zu ersehen ist. Die Masse m kommt darin nicht mehr vor:
Die Bewegungsgleichung lautet:
Fallgemein = mträge · a = Fgravitation = mschwer · g
Also
a = mträge/mschwer · g
(a = Beschleunigung, g = Erdbeschleunigung)
Aus
s(t) = 1/2 · g · t2 (= Lösung der Bewegungsgleichung)
und
v(t) = g · t
folgt
v(s) = √ 2 · s · g
(in vereinfachter math. Schreibweise)
Der Grund für das Verschwinden des Massefaktors liegt darin, daß das Verhältnis von träger Masse und schwerer Masse mträge/mschwer = 1 ist. Das war zunächstin der klassischen Physik lediglich ein empirischer Befund. Bekam aber dann in der ART eine fundamentale Bedeutung im sog. Äquivalenzprinzip.
Das gilt aber nur für Bewegungen im Vakuum!
In der Luft, wie hier schon vielfach gesagt wurde, kommen in der obigen Bewegungsgleichungen auf der rechten Seite verschiedene Parameter dazu, wie zB Luftwiderstand, der u.a. von der Form und der Geschwindigkeit des Körpers abhängt, und der sich natürlich auf einen Körper mit geringerer träger Masse stärker bremsend auswirkt als auf einen mit größerer träger Masse.
Gruß
Metapher
Ein nettes Gedankenexperiment von Galileo Galilei ist auf Leifi-Physik dargestellt:
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/beschleunigte-bewegung/lb/der-freie-fall-gedankenexperiment-des-galilei
hth
Das hast du wohl vor dem Spiegel gesagt, jedenfalls bei einem Rest von Realitätsbewusstsein…
Wenn im luftleeren Raum Körper unabhängig vom Gewicht mit gleicher Geschwindigkeit fallen, was ja nun tausendmal nachgewiesen ist, dann kann es innerhalb einer Atmosphäre (eines Gases), nur der Luftwiderstand sein, der die Fallgeschwindigkeit beeinflusst.
Bei gleich großen, gleich geformten Kugeln muss aber zwingend auch der Luftwiderstand gleich sein, wobei ich die geringen Unterschiede an der Oberfläche mal vernachlässige.
Was also soll sich da verändern?
Ruf deinen Physiklehrer an und verlang dein Geld zurück!
Auch bei gleichem Luftwiderstand ist aber die Beschleunigung nicht gleich.
Die Kugel mit der größeren Masse wird stärker beschleunigt und fällt daher schneller.
F = (beschleunigende)Kraft, m = Masse, a = Beschleunigung, G = Gewichtskraft, R = Reibungskraft,
Gk = Gewichtskraft der leichteren Kugel, mk = Masse der leichteren Kugel, g = Erdbeschleunigung,
ak = Beschleunigung der leichteren Kugel, GK = Gewichtskraft der schwereren Kugel,
aK = Beschleunigung der schwereren Kugel, mK = Masse der schwereren Kugel.
F = m * a -> a = F / m
F = G - R
a = (G - R) / m
Gk = mk * g
ak = (mk * g - R) / mk = g - (R / mk)
GK = mK * g
aK = (mK * g - R) / mK = g - (R / mK)
mK > mk -> g - (R/mK) > g - (R / mk) -> aK > ak
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Nemo.