Ph9 Der freie Fall

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Bleistift 35fach.jpg   Aufgabe 1

1. Was versteht man unter einem freien Fall?
2. Welche Kraft wirkt beim freien Fall?
3. Wie groß ist die Beschleunigung beim freien Fall?
4. Wie lauten die Bewegungsgleichungen für den freien Fall?
5. Wie berechnet man die verbleibende Höhe h bei einem Fall aus der Höhe ho?
6. Welche physikalische Größe spielt beim freien Fall keine Rolle?
7. Unter welchen Bedingungen fallen tatsächlich alle Körper gleich schnell?

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Der freie Fall ist eine Bewegung mit konstanter Beschleunigung (ohne Berücksichtigung des Luftwiderstandes).
Die Beschleunigung ist die Erdbeschleunigung (Ortsfaktor) und beträgt auf der Erdoberfläche  g = 9,8\frac{m}{s^2}.
Die Bewegungsgleichungen sind für einen freien Fall aus der Höhe ho

v(t) = gt und h(t) = h_0 - \frac{1}{2}gt^2


Bleistift 35fach.jpg   Aufgabe 2

Zwischen einem Ball und der Erde wirken Gravitationskräfte. Der Ball wird von der Erde angezogen, die Erde wird aber auch vom Ball angezogen.
a) Was weiß man über die beiden Kräfte F1 mit der die Erde den Ball anzieht und F2 mit der der Ball die Erde anzieht?
b) Wie groß ist die Beschleunigung, die auf den Ball auf der Erdoberfläche wirkt?
Was bewirkt dies beim Fallen des Balles?
c) Wie groß ist die Beschleunigung a, die auf die Erde wirkt und was bewirkt sie?

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Bleistift 35fach.jpg   Aufgabe 3

Ein Stein fällt von der Höhe
a) ho = 5m
b) ho = 10m
c) ho = 20m
Wie lange dauert der Fall und mit welcher Geschwindigkeit kommt der Stein am Boden auf?

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Bleistift 35fach.jpg   Aufgabe 4

1. Buch S. 80 / 3

2. Bearbeite diese Seite

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Bleistift 35fach.jpg   Aufgabe 5

Wie tief ist der Brunnen?

Nürnberg, Burg, Tiefer Brunnen, 003.jpg

Beim Wandertag geht es nach Nürnberg und bei einer Führung in der Nürnberger Burg kommt man auch zum Brunnenhaus und kann sich den "tiefen Brunnen" ansehen. Ein Theo lässt einen Stein in den Brunnen fallen und stoppt 3,44s für die Zeit, bis er das Auftreffen des Steins hört.
a) Theo berechnet die Tiefe des Brunnens mit der Formel h(t) = \frac{1}{2}gt^2. Welchen Wert für die Tiefe des Brunnens erhält er?
b) Martha wendet zu Theos Rechnung aber ein: "Der Wert kann nicht stimmen, denn er berücksichtigt nicht die Zeit, die der Schall für die Strecke vom Boden des Brunnens bis zu Theos Standort benötigt. Die Gesamtzeit setzt sich aus der Fallzeit des Steins und der Zeit, die der Schall nach oben braucht zusammen."
Wie tief ist der Brunnen, wenn man die Zeit des Schalls mit berücksichtigt?
Die Geschwindigkeit des Schalls in Luft ist v_{Schall}\approx 340\frac{m}{s}.

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In diesem Video

ist die Rechnung mit Berücksichtigung der "Schallzeit" nochmals dargestellt.