Im Zusammenhang mit der Fallgeschwindigkeit von Körpern im freien Fall ist die Erklärung oft komplex. Zunächst ist es wichtig zu verstehen, dass die Fallgeschwindigkeit nicht nur von der Gravitation abhängt, allerdings ebenfalls von anderen Faktoren. Der Einfluss des Luftwiderstands ist ein entscheidender Punkt. Wenn wir uns im Vakuum befinden – sieht die Situation ganz anders aus. Hier hat der Luftwiderstand keine Auswirkungen sondern es bleibt nur die Gravitation. Die Erdbeschleunigung, symbolisiert durch „g“, beträgt dabei etwa 9⸴81 m/s². Diese Erdbeschleunigung bleibt dauerhaft wenn keine anderen Kräfte am Werk sind.
Ein Körper fällt schneller und gewinnt an Geschwindigkeit. Das ist einfach. Die Masse des Körpers spielt jedoch keine Rolle. Dies ist eine oft missverstandene Aussage. Gemäß dem zweiten Newtonschen Gesetz, das besagt: Die Beschleunigung eines Körpers direkt proportional zur auf ihn wirkenden Kraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse ist, fallen alle Körper im Vakuum genauso viel mit schnell.
Die Fallzeit, dargestellt durch „t“, beeinflusst die Fallgeschwindigkeit ebenfalls. Im freien Fall ergibt sich die Geschwindigkeit mit der Formel: v = g t. Die Fallstrecke „h“ kann auch berechnet werden durch: h = 0⸴5 g * t². Dabei ist die Fallzeit entscheidend. Aber wie sieht es in der Realität aus?
Wenn wir durch die Atmosphäre fallen haben wir es mit dem Luftwiderstand zu tun. Der Luftwiderstand wirkt der Schwerkraft entgegen. Je schneller ein Körper fällt, desto größer wird dieser Widerstand. Das führt dazu: Dass Körper die sich durch Luft bewegen nicht nur durch Gravitation beeinflusst werden. Sie erreichen eine terminale Geschwindigkeit wenn die Luftwiderstandskraft gleich der Gewichtskraft des fallenden Körpers ist. Diese Geschwindigkeit hängt von der Form und der Dichte des Körpers ab.
Um aktuelle Daten zu nennen: ein fallsender Mensch hat im freien Fall eine terminale Geschwindigkeit von etwa 53 m/s, während ein fallsender Balloon etwa 5 m/s erreicht. Unterschiedliche Formen ergeben unterschiedliche Ergebnisse. Ein an einer Schnur hängender Fallkörper verhält sich anders als einseits ein Drachen. Punkte wie Oberflächenbeschaffenheit sind entscheidend für die Reibung.
Fazit: Die Fallgeschwindigkeit im freien Fall wird in erster Linie von der Erdanziehungskraft beeinflusst. Aber die Berücksichtigung des Luftwiderstands ist ähnlich wie unerlässlich. Wichtige wissenschaftliche Gesetze und Formeln helfen dabei die Fallgeschwindigkeit besser zu verstehen und zu berechnen. So erhält man nicht nur Einblick in physikalische Grundlagen – man erweitert auch sein Wissen über das Zusammenspiel von Kräften im Alltag.
Die Fallgeschwindigkeit im freien Fall: Ein Blick auf die entscheidenden Faktoren
Wovon hängt die Fallgeschwindigkeit von Körpern im freien Fall ab?