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Physik

Bewegung und Geschwindigkeitsanalyse

freier Fall

Physik2.106Aktualisiert 1. Okt. 20262 Seiten

Gesetze und Beispiele Freier Fall in der Physik

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Rabia Colak@rabiacolak_kshl
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Der freie Fall ist eine der wichtigsten Bewegungsformen in der Physik - und zum Glück eine der einfachsten zu verstehen! Dabei fällt ein Körper nur unter dem Einfluss der Erdanziehungskraft, ohne dass andere Kräfte wie Luftwiderstand eine Rolle spielen.
Freier Fall - Physik – Seite 1

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Grundlagen des freien Falls

Stell dir vor, du lässt einen Ball aus dem Fenster fallen - das ist ein freier Fall! Dabei wirkt nur die Gravitationskraft auf den Körper, alle anderen Kräfte ignorieren wir erstmal. Das Geniale daran: Es ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung ohne Anfangsgeschwindigkeit.

Die Fallbeschleunigung beträgt auf der Erde immer g = 9,81 m/s² - egal ob du eine Feder oder einen Hammer fallen lässt! Im Vakuum fallen tatsächlich alle Körper gleich schnell. Galileo Galilei bewies das schon um 1600 mit seinen berühmten Experimenten auf schiefen Ebenen.

Für Berechnungen brauchst du nur zwei simple Formeln: Das Weg-Zeit-Gesetz s = ½ · g · t² und das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz v = g · t. Mit diesen beiden Formeln löst du fast alle Aufgaben zum freien Fall!

Merktipp: Die Fallbeschleunigung g ist überall auf der Erde fast gleich - am Äquator etwas weniger 9,78m/s29,78 m/s², an den Polen etwas mehr 9,83m/s29,83 m/s².

Wenn Luftwiderstand dazukommt, wird's komplizierter. Die Luftwiderstandskraft wirkt der Gravitationskraft entgegen, deshalb rechnest du: Fges = mg - bv. Je schneller der Körper wird, desto größer wird der Luftwiderstand.

Freier Fall - Physik – Seite 2

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Praxisbeispiel: Der Brunnen-Trick

Hier kommt eine klassische Aufgabe, die in Klausuren gerne gestellt wird: Ein Stein fällt in einen Brunnen und du hörst den Aufschlag nach 2 Sekunden. Wie tief ist der Brunnen?

Das Knifflige dabei: Die 2 Sekunden setzen sich aus zwei Zeiten zusammen! Erst braucht der Stein Zeit zum Fallen (tFall), dann braucht der Schall Zeit, um nach oben zu kommen (tSchall). Also: 2s = tFall + tSchall.

Für die Fallzeit verwendest du tFall = √2s/g2s/g und für die Schallzeit tSchall = s/340m/s (Schallgeschwindigkeit). Wenn du alles einsetzt und nach s auflöst, kommst du auf etwa 18,56 Meter Tiefe.

Prüfungstipp: Bei Brunnen-Aufgaben immer daran denken, dass der Schall auch Zeit braucht! Das vergessen viele und bekommen dann ein falsches Ergebnis.

Diese Art von Aufgaben zeigt dir, wie praktisch die Fallgesetze sind. Mit den gleichen Formeln kannst du berechnen, wie lange ein Gegenstand vom Balkon braucht oder wie schnell er beim Aufprall ist.

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