Einstieg
Der freie Fall
Dir sind sicher auch schon oft Gegenstände aus der Hand gefallen. Das ist oft ärgerlich - aber auch sehr interessant, wenn man die Sache wissenschaftlich sieht. Das folgende Video verdeutlicht ein interessantes Phänomen.
Das weißt du aus Erfahrung: Ein fallender Gegenstand wird bei der Fallbewegung immer schneller. Aber, wie schnell? Um diese Frage geht es in den folgenden Abschnitten. Genauer: Wie kann man die momentane Geschwindigkeit eines fallenden Körpers vorhersagen? Vorab müssen wir hierzu aber das Fallgesetz betrachten.
Die Zeit-Weg-Funktion beim freien Fall herausfinden
Welchen Fallweg $s(t)$ legt ein frei fallender Gegenstand in einer bestimmten Zeit $t$ zurück? Das kannst du mit geeigneten Werkzeugen selbst experimentell herausfinden (z.B. indem du mit dem Handy eine Videoaufnahme eines fallenden Gegenstands machst und das Video dann auswertest).
Wir stellen hier ein Applet bereit, die einen realen freien Fall simuliert und dabei Messergebnisse liefert, die vereinfachten realen Messwerten entsprechen.
Anleitung für das Applet
- Mit [Neu] und [Start] kannst du eine Fallbewegung initiieren. Das Applet verdeutlicht, wie weit sich die Kugel nach 1s, 2s, 3s, 4s und 5s bewegt hat.
- Mit dem roten Messlineal kannst du anschließend die jeweiligen Fallwege (in m) bestimmen. Verschiebe hierzu den roten Punkt auf der $y$-Achse an die Stellen, über die du Information benötigst.
Zum Herunterladen: freierfall1.ggb
Aufgabe 1
Bestimme mit Hilfe des Applets die Länge der Fallwege für die in der Wertetabelle vorgegebenen Zeiten und trage sie in der Wertetabelle ein.
| Zeit $t$ [in s] | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Fallweg $s(t)$ [in m] |
Aufgabe 2
Versuche, eine Berechnungsvorschrift für $s(t)$ zu bestimmen. Mit dem folgenden Applet kannst du überprüfen, ob die Berechnungsvorschrift stimmt. Hier siehst du dann auch, wie man der Graph der Zeit-Weg-Funktion beim freien Fall in der üblichen Darstellung aussieht.
Zum Herunterladen: freierfall2.ggb
