2.3 Freier Fall

Kap 8 - Stichwortverzeichnis
2.3 Der freie Fall
Wodurch unterscheiden sich die Gleichungen
F=ma
und
G=mg ?
Sie unterscheiden sich lediglich in den Buchstaben. Dem Inhalt nach sind sie
absolut identisch. F ist die allgemeine Abkürzung für die Kraft und G ist die
Abkürzung für die Gewichtskraft. A ist die Abkürzung für die Beschleunigung
allgemein und g ist die Beschleunigung in Bezug auf einen Planeten, als
Ortsfaktor bekannt.
Wenn dem so ist, dann kann man auch die Bewegungsgleichungen, wie sie im
vorhergehenden Kapitel beschrieben wurden, auf die durch die Erdanziehung
bedingten Bewegungen übertragen. Der freie Fall ist ein solche Bewegung.
Jeder Gegenstand wird zum Erdmittelpunkt hin beschleunigt. Das Gesetz v = a
t lautet also:
v  g t
Legt man ein Koordinatensystem auf die Oberfläche und wählt die Richtung
weg von der Erde als positiv, dann müsste die Gleichung genau genommen so
lauten:
v=-gt
Die gleiche Vorzeichenvereinbarung gilt übrigens auch für die beiden
untenstehenden Formeln!!
Wählt man für den Weg nicht s, sondern h – Fallhöhe !! -, dann ergibt sich für
die Höhe, die der fallende Körper zurücklegt:
h
1
 g t 2
2
Kombiniert man die beiden obigen Gleichungen, dann ergibt sich
v 2  2  g  h bzw. v  2 g h
Kap 8 - Stichwortverzeichnis
Mit diesen drei Formeln lassen sich alle Fragestellungen zum freien Fall lösen.
Im Prinzip beschränken sich die Aufgaben auf die beiden Fragestellungen:
a) Mit welcher Geschwindigkeit schlägt ein Gegenstand, der aus einer
bestimmten Höhe auf die Erde fällt, auf dem Boden auf? bzw.
b) Welche Anfangsgeschwindigkeit muss ein Körper haben, damit er eine
bestimmte Höhe h erreicht.
Schon Newton mutmaßte, dass eigentlich alle Körper mit der selben
Geschwindigkeit zur Erde hin fallen müssten, der Apfel genauso wie die Feder.
In dem Versuch mit dem Fallrohr kann man sehr schön sehen, dass es
tatsächlich so ist. Ist das Fallrohr evakuiert, so fallen Kugel und Feder genau
gleich schnell. Es ist also die Luft, die das schnelle Fallen der Feder verhindert.
Fragen dazu:
Siehe Buch Oldenbourg Physik 11
 Seite 39 / 2, 3 und 5
 Seite 41 / 2, 4 und 5