Facharbeit: Der Freie Fall und der Fallturm Bremen

Fallturm in Bremen

Der Fallturm Bremen ist eine beeindruckende wissenschaftliche Einrichtung, die europaweit einzigartig ist. Als Hauptforschungsanlage des ZARM ermöglicht er Experimente unter Schwerelosigkeit, die sonst nur im Weltraum durchführbar wären.

Wenn du den Fallturm Bremen besichtigen möchtest, kannst du an einer Führung teilnehmen. Dort werden dir anhand von praktischen Experimenten gezeigt, wie Schwerelosigkeit funktioniert und wo sie uns im Alltag begegnet – beim Schaukeln oder in der Achterbahn.

Wusstest du? Der Fallturm Bremen feierte 2020 sein 30-jähriges Jubiläum und hat sich in dieser Zeit zu einem der wichtigsten Forschungszentren für Mikrogravitation entwickelt.

Allgemeine Fakten und Geschichte

Der Fallturm Bremen wurde 1990 fertiggestellt und ist eines der Wahrzeichen der Stadt. Er wurde nach Plänen von Horst Rosengart gebaut und von Hans Josef Rath geleitet. Als Teil des ZARM spielt er eine entscheidende Rolle für die Luft- und Raumfahrtforschung.

Der Bau des Turms kostete über 24 Millionen DM und wurde von mehreren Sponsoren finanziert, darunter das Bundesministerium für Forschung und Technologie, das Land Bremen und verschiedene Raumfahrtunternehmen. Die Bauarbeiten begannen 1988 mit dem Rohbau.

Der zylinderförmige Turm aus Stahlbeton erreicht eine beeindruckende Höhe von 146 Metern und hat oben eine kegelförmige Spitze. Im Inneren befindet sich die eigentliche Fallröhre aus Stahl mit einer Länge von 110 Metern und einem Innendurchmesser von 3,5 Metern.

Spannend: Die Fallturm Bremen Adresse ist Am Fallturm 2, 28359 Bremen. Du findest ihn auf dem Campus der Universität Bremen, wo du auch andere wissenschaftliche Einrichtungen erkunden kannst.

Die Technik hinter den Experimenten

Im Fallturm wird künstlich ein Vakuum erzeugt, um Luftwiderstand zu vermeiden. Leistungsstarke Pumpen reduzieren den Druck in der Fallröhre auf etwa 1/100.000 des Normaldrucks. So entsteht Schwerelosigkeit (Mikrogravitation), und der freie Fall kann präzise untersucht werden.

Die Fallkapsel ist das Herzstück der Fallturm Bremen Experimente. Dieser zylinderförmige Behälter hat einen Durchmesser von 0,8 Metern und eine Länge von 1,6 oder 2,4 Metern, je nach Experiment. Die druckfeste und extrem stabile Kapsel enthält die Versuchsanordnungen und fällt durch die Röhre.

Mit der 2004 installierten Katapultanlage wurde die Schwerelosigkeitsdauer von 5 auf 9 Sekunden fast verdoppelt. Die bis zu 1 Tonne schwere Kapsel wird dabei mit einem Katapult nach oben geschossen und fällt dann wieder herunter. Bei einer Geschwindigkeit von etwa 170 km/h muss die Kapsel am Ende sanft abgebremst werden – dies geschieht in einem Auffangbehälter mit Styroporkugeln.

Merke: Die Vorbereitung eines Experiments dauert etwa 1,5 Stunden, sodass nur drei Versuche pro Tag durchgeführt werden können. Seit 2004 funktioniert diese komplexe Anlage fehlerfrei!

Das Katapult und die Lounge

Das Katapult befindet sich in einem 10 Meter tiefen Schacht unter dem Fallturm. Seine Aufgabe ist es, die Fallkapsel bis zum Ende der Fallröhre hochzuschleudern. Der mit dem Katapulttisch verbundene Kolben wird durch Druckluft aus großen Vorratsbehältern angetrieben.

Während der gesamten Bewegung – sowohl beim Hochsteigen als auch beim anschließenden Herunterfallen – herrscht in der Kapsel Schwerelosigkeit. Dies verdoppelt praktisch die Versuchszeit und macht den Fallturm Bremen zu einer noch wertvolleren Forschungseinrichtung.

Die Fallturm Bremen Lounge befindet sich im oberen Bereich des Turms und bietet einen atemberaubenden Panoramablick über Bremen. Diese besondere Location kann für Veranstaltungen genutzt werden und ist ein beliebter Ort für Konferenzen und sogar Fallturm Bremen Hochzeiten.

Gut zu wissen: Beim jährlichen Fallturm Bremen Tag der offenen Tür kannst du einen Blick hinter die Kulissen werfen und mehr über die spannenden Forschungsprojekte erfahren. Dies ist eine tolle Gelegenheit, Wissenschaft hautnah zu erleben!

Physik im Fallturm - Beispielrechnungen

Wie lange braucht die Fallkapsel, um durch die 110 Meter lange Röhre zu fallen? Mit dieser spannenden Frage kann man die Physik des freien Falls verstehen. Die Berechnung nutzt die Formel h = ½ · g · t², wobei h die Höhe, g die Erdbeschleunigung und t die Zeit ist.

Um die Zeit zu berechnen, stellen wir die Formel um: t = √$2 · h / g$. Mit den Werten h = 110 m und g = 9,81 m/s² ergibt sich: t = √$2 · 110 / 9,81$ = 4,73 Sekunden

Die Fallkapsel erreicht beim Aufprall eine beachtliche Geschwindigkeit. Diese lässt sich mit der Formel v = a · t berechnen. Mit a = 9,81 m/s² und t = 4,73 s erhalten wir: v = 9,81 · 4,73 = 46,73 m/s = 168,23 km/h

Physik-Challenge: Versuche selbst zu berechnen, wie sich die Fallzeit verändern würde, wenn der ZARM Fallturm auf einem anderen Planeten stünde. Mit welchen Formeln würdest du arbeiten?

Der Fallturm auf dem Mond

Stell dir vor, der Fallturm Bremen stünde auf dem Mond! Was würde mit der Fallzeit passieren? Da die Gravitationskraft auf dem Mond nur etwa ein Sechstel der Erdanziehungskraft beträgt (g = 1,62 m/s² statt 9,81 m/s²), dauert der Fall deutlich länger.

Mit der bereits bekannten Formel t = √$2 · h / g$ und den Werten h = 110 m und g = 1,62 m/s² erhalten wir: t = √$2 · 110 / 1,62$ = 11,65 Sekunden

Dies bedeutet, dass die Fallzeit auf dem Mond etwa 7 Sekunden länger wäre als auf der Erde. Diese drastische Änderung zeigt, wie stark die Gravitation unsere Experimente beeinflusst. Die Fallturm Bremen Experimente liefern daher wichtige Erkenntnisse über das Verhalten von Objekten unter verschiedenen Gravitationsbedingungen.

Denksport: Wenn du auf Google Maps den Fallturm Bremen suchst, findest du ihn leicht auf dem Universitätsgelände. Stell dir vor, wie dieser Turm auf der Mondoberfläche aussehen würde!