Experimente mit der Fallröhre - Treminer.de

7. Jahrgangsstufe Natur und Technik LehrtextExperimente mit der FallröhreHistorischer Hintergrund:Durch Fallexperimente am Schiefen Turm zu Pisa fand der italienische Physiker Galileoheraus, dass jeder Gegenstand eine identische Fallbeschleunigung erfährt, egal welche Masseder Körper hat. Diese These scheint heute oftmals vielen Leuten noch nicht einsichtig, dennschließlich fällt eine Feder langsamer zu Boden als ein Eisenwürfel.Der Grund dafür ist aber nicht eine unterschiedliche Fallbeschleunigung, sondern derunterschiedliche Luftwiderstand einer Feder und eines Eisenwürfels.HeuteDas Fallgesetz kann man seit den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts mit Hilfe einer Fallröhrenachweisen. Die Fallröhre ist ein Glaszylinder, in dem eine Feder und eine Eisenkugel sind.Man kann die Luft durch eine Vakuumpumpe aus dem Glaszylinder evakuieren.Dabei kann man nun zwei Arten von Versuchen durchführen: Man lässt die Luft in der Fallröhre und stoppt die Fallzeiten für beide Körper Man evakuiert die Luft und misst die Fallzeit der beiden Körper:Die nachstehenden beiden Bilder zeigen das Ergebnis dieser beiden Versuche:Fallexperiment mit nicht evakuierter FallröhreFallexperiment mit evakuierter RöhreMan erkennt, dass die Feder für den Fallvorgang viel länger benötigt als die Eisenkugel, wennsich Luft in der Röhre befindet, sie aber gleichschnell wie die Kugel ist, wenn keine Luft inder Fallröhre vorhanden ist.Daran erkennt man, dass der höhere Luftwiderstand der Feder die Ursache für die längereFallzeit ist, nicht aber die Fallbeschleunigung. Denn der zweite Versuch zeigt eindeutig, dassbeide Körper die gleiche Fallbeschleunigung erfahren.In der Fallröhre legen die beiden Körper einen Höhenunterschied von 1,00 m zurück. Ausdem zweiten Bild kann man die Fallzeit ermittlen, wenn eine volle Umdrehung der Uhr 1,00 ssind:1,00st 120 0, 33s360Die Fallgeschwindigkeit des Körpers ist damit:s 1,00mmv 3, 03t 0,33ssFür die Fallbeschleunigung ergibt sich deshalb der folgende Wert:© Markus Baur Staffelsee- Gymnasium 2006/2007

7. Jahrgangsstufe Natur und Technik Lehrtextmv 3,03sma 9, 18 2st 0,33sErgebnis:Ohne Einfluss der Widerstandskraft der Luft fallen alle Körper auf der Erde gleich schnell,wenn sie frei (d.h. ohne Behinderung) fallen. Auf der Erde beträgt die Fallbeschleunigungmg 9,812sDie Fallbeschleunigung wird in der gängigen Fachliteratur immer mit g bezeichnet.Unter der Gewichtskraft versteht man die Kraft, mit der ein Körper der Masse m von derErde mit der Fallbeschleunigung angezogen wird.F m gAllgemeiner Hinweis:Die Alltagssprache macht meist keinen Unterschied zwischen dem Begriff „ Masse“ und demBegriff „Gewicht“.In der Physik bedeutet Gewicht lediglich eine Abkürzung für Gewichtskraft und damit sind inder Physik die Begriffe Masse und Gewicht keine Synonyme.© Markus Baur Staffelsee- Gymnasium 2006/2007