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LittleAlbert
20.09.11, 19:54
Hallo. In der Schule gab es heute die Diskussion über fallende Körper.
Stimmt nun die These:

Zwei gleich großeKörper mit gleicher Form aber unterschiedl Gewicht (z.B. ne Plastikkugel und ne Eisenkugel) fallen gleich schnell und kommen gleichzeitig unten wieder an

ODER

Nur Körper mit gleichem Gewwicht fallen gleich schnell und kommen gleichzeitig auf?

So weiß, dass das vielleicht physikalisch oder so nicht 100%-tig korrekt ist- brauche aber Antwort.

DANKE!

Jogi
20.09.11, 20:01
Hallo L.A.

:

Zwei gleich großeKörper mit gleicher Form aber unterschiedl Gewicht (z.B. ne Plastikkugel und ne Eisenkugel) fallen gleich schnell und kommen gleichzeitig unten wieder an
ODER

Nur Körper mit gleichem Gewwicht fallen gleich schnell und kommen gleichzeitig auf?

Im Vakuum fallen alle Körper gleichschnell, gleicher Ortsfaktor (auf der Erde rechnet man meist mit 9,81m/s²) vorausgesetzt.


Gruß Jogi

LittleAlbert
20.09.11, 20:03
im vakuum. das weiß jedert aber auf der erde. von nem hochaus z.b.

Jogi
20.09.11, 20:18
im vakuum. das weiß jedert aber auf der erde. von nem hochaus z.b.
Da kommt's dann auf die Form und die Dichte der Körper an.
Zwei gleichgroße, gleichgeformte Körper unterschiedlicher Dichte fallen natürlich unterschiedlich.
Der spezifisch schwerere Körper fällt schneller, weil der leichtere durch die Luft stärker gebremst wird.

Will man wirklich gleiche Falldauern erreichen, empfiehlt sich neben gleicher Dichte auch noch eine Form, die den Luftwiderstand nicht auch noch durch unterschiedliche Anstellwinkel verändert.
Also am Besten Kugelform.


Gruß Jogi

SaNe
20.09.11, 20:28
Die Frage verleitet sehr schnell dazu, dass man sagt: "Klar, auf der Erde fallen sie auch gleich schnell. wenn die Form exakt gleich ist."
Doch untersuchen wir das mal genauer. Nehmen wir mal als Beispiele eine Gold- und eine Styroporkugel von je 500mm Durchmesser. Nun gehen wir auf das Hochhaus in den 12 Stock und lassen beide fallen.
Auf beide Kugeln wirken wegen der identischen Form die selben Widerstandkräfte von unten. Doch da gibt es noch mehr zu berücksichtigen.
So bald ein Seitenwind aufkommt, wird die Styroporkugel davon mehr beeinflusst, als die massereichere Goldkugel. Somit würde die Styroporkugel in einem Winkel von X Grad vom geraden Fall abweichen und hätte somit eine längere Strecke zurückzulegen, als die Goldkugel. Somir würde die Goldkugel zuerst aufkommen.
Auf der Erde ohne Vakuum ist also neben der Formgebung auch die Masse zu berücksichtigen, wenn Strömungs- oder andere auf die Massen einwirkenden Einflüsse bestehen.

Netter Gruß

Saskia Nene

SaNe
20.09.11, 20:37
Hallo. In der Schule gab es heute die Diskussion über fallende Körper.
Stimmt nun die These:

Zwei gleich großeKörper mit gleicher Form aber unterschiedl Gewicht (z.B. ne Plastikkugel und ne Eisenkugel) fallen gleich schnell und kommen gleichzeitig unten wieder an

ODER

Nur Körper mit gleichem Gewicht fallen gleich schnell und kommen gleichzeitig auf?

So weiß, dass das vielleicht physikalisch oder so nicht 100%-tig korrekt ist- brauche aber Antwort.

DANKE!


Ergänzende Beispiele:

Es stimmt jedoch auch nicht, dass zwei Körper mit gleicher Masse und unterschiedlicher Form gleichschnell fallen.
Beispiel:
Du hast einen spitzen langen Keil mit der Masse 10kg und lässt ihn mit der Spitze nach unten fallen.
Dein anderes Versuchsstück ist ein Aluminiumblech von 2,5m mal 2,5m und einer Stärke von 2mm und ebenfalls einer Masse von 10 kg. Das Blech lässt Du mit der Fläche nach unten fallen, nicht mit der Kante. Ganz deutlich wird hierbei, dass das Blech einen viel größeren Luftwiederstand hat und beim Fall trudeln wird. Der Spitzkeil hingegen fällt ohne großen Luftwiederstand.

Anderes Beispiel mit gleicher Form ber unterschiedlicher Masse:

Versuchsobjekte sind eine echte Taubenfeder und eine, die aus Gold gefertigt wurde. Mehr muss ich dazu nicht schreiben ...

Netter Gruß

Saskia Nene

Benjamin
20.09.11, 22:54
Zwei gleich großeKörper mit gleicher Form aber unterschiedl Gewicht (z.B. ne Plastikkugel und ne Eisenkugel) fallen gleich schnell und kommen gleichzeitig unten wieder an

ODER

Nur Körper mit gleichem Gewwicht fallen gleich schnell und kommen gleichzeitig auf?


Im Vakuum fallen alle Körper auf der Erde gleich schnell.
In der Luft hängt die reale Beschleunigung aber auch vom Luftwiderstand und dem Gewicht ab. Bei selben Luftwiderstand und unterschiedlichen Massen, fällt der schwerere Körper natürlich schneller. Somit fällt die Eisenkugel schneller, als die Kugel aus Styropor mit gleichem Durchmesser. Das liegt daran, dass die Eisenkugel aufgrund ihrer größeren Masse die Luft leichter verdrängt. Die Luftmoleküle werden nämlich durch die fallende Kugel beschleunigt. D.h. es wirkt eine Kraft auf die Moleküle, was wiederum eine Gegenkraft auf die Kugel ausübt. (3. Newtonsche Gesetz!) Umso schwerer die Kugel jedoch ist, desto weniger kann diese Kraft ihren Flug bremsen.
Umso leichter die Kugel ist, desto stärker wird ihr Fall von den verdrängten Luftmolekülen gebremst. Wenn die Kugel leichter als die Luft ist (wenn also die Dichte der Kugel geringer ist, als die Dichte der Luft), fällt die Kugel gar nicht, sie steigt sogar auf. Was zB. bei einem Heliumballon geschieht. Das liegt daran, weil der Luftdruck mit der Höhe abnimmt. Druckt ist nichts anderes als Kraft pro Fläche. D.h. die Kraft, die die Luft auf die Unterseite der Kugel ausübt, ist größer als die Kraft, die die Luft auf die Oberseite der Kugel ausübt. (Der Druck ist unten stärker als oben.) Dadurch wird die Kugel vom Druck der Luftmoleküle nach oben gedrückt.
Der Luftdruck entsteht übrigens durch das Gewicht der Luft. 1 Bar (ca der Luftdruck auf Meereshöhe) entspricht 100000 Pascal, was 100000N/m² sind. Das Gewicht der Luft unserer Atmosphäre beträgt damit also ungefähr 10000kg pro m². Auf Meereshöhe. Umso höher man aufsteigt, desto geringer wird das Gewicht der darüber liegenden Luft, weil ja nach oben hin immer weniger Luft da ist. Damit nimmt auch die Dichte der Luft ab. Ein Heliumballon steigt solange, bis die Dichte der Umgebungsluft (fast) seiner eigenen Dichte entspricht, weil dann seine Gewichtskraft die Differenzkraft von oberen Druck und unteren aufhebt.

amc
20.09.11, 23:24
D.h. die Kraft, die die Luft auf die Unterseite der Kugel ausübt, ist geringer als die Kraft, die die Luft auf die Oberseite der Kugel ausübt. (Der Druck ist unten stärker als oben.) Dadurch wird die Kugel vom Druck der Luftmoleküle nach oben gedrückt.

Hallo Benjamin,

hier hast du nen Flüchtigkeitsdreher reingebracht. Wenn der Druck unten stärker ist, dann wirkt auf die Unterseite natürlich eine stärkere Kraft.


Freundlichst,
AMC

Benjamin
20.09.11, 23:32
hier hast du nen Flüchtigkeitsdreher reingebracht. Wenn der Druck unten stärker ist, dann wirkt auf die Unterseite natürlich eine stärkere Kraft.


Aja, stimmt danke! Das bessere ich gleich aus. Der Druck ist unten größer und damit natürlich auch die Kraft, die gegen die Unterseite des Körpers drückt. Interessantes Detail: Man könnte einen mit Luft gefüllten Zylinder am Meeresgrund abstellen, ohne dass er nach oben treibt. Voraussetzung dafür ist, dass kein Wasser unter den Zylinder gelangt. Denn dann drückt nur Wasser von oben herab und der Zylinder bleibt am Meeresgrund stehen, obwohl er aufgrund der Luft in seinem Inneren eine geringere Dichte als das Wasser hat. (So könnt ihr ein flaches Stück Holz auch auf den Grund eueres Pools versenken - wenn es denn glatt genug ist. ;) )