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Freier Fall

Wenn ein Körper sich ausschließlich unter dem Einfluss der Schwerkraft bewegt, spricht man auch vom freien Fall. Jeder von uns hat dies schon einmal am eigenen Leib erlebt, zum Beispiel beim Springen vom Sprungbrett oder Turm im Schwimmbad. Aber auch in der Physik spielt der freie Fall eine große Rolle.

Quizfragen

1. Welche berühmte Wissenschaftler erforschte den freien Fall?

   Es war der bis heute weltbekannte Galileo Galilei, der erstmals Experimente mit dem freien Fall durchführte. Dazu nutzte er eine schiefe Ebene, um die entsprechenden Versuchsanordnungen aufbauen zu können.

2. Welche Erkenntnis erlangte Galilei über den freien Fall?

   Die Haupterkenntnis, die Galileo Galilei über den freien Fall durch seine Versuche erlangte, ist jene, dass eine Bewegung im freien Fall völlig unabhängig von der Größe und der Beschaffenheit des Körpers ist.

3. Was ist der „näherungsweise freie Fall“?

   Von einem näherungsweisen freien Fall spricht man bei einem verbreiteten Experiment im schulischen Physikunterricht. Dabei wird angenommen, dass es sich unter Nichtberücksichtigung des Luftwiderstandes um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung handelt.

4. Warum wird der freie Fall in der Schule nur näherungsweise berechnet?

   Will man den Luftwiderstand in die Berechnung einbeziehen, wäre eine Beschleunigung nicht konstant und die Geschwindigkeit würde sich einer Grenzgeschwindigkeit annähern. Da diese Berechnungen jedoch sehr aufwändig sind, verwendet man in der Schule den näherungsweisen freien Fall.

5. Was hat Albert Einstein mit dem freien Fall zu tun?

   Für seine Relativitätstheorie ging Albert Einstein davon aus, dass der frei fallende Körper in einem natürlichen Bezugssystem ruht. Der Körper selbst ist also schwerelos, die Gravitationskraft lediglich eine Scheinkraft.

6. Wer beschäftigte sich bereits im vierten Jahrhundert mit dem freien Fall?

   Es war der griechische Philosoph Aristoteles, der bereits im 4. Jahrhundert v. Chr. die Bewegung von Körpern untersuchte. Seine Erkenntnisse beeinflussen noch heute die Physik und andere Bereiche unseres Lebens.

7. Was fand Aristoteles im Rahmen seiner Untersuchungen über bewegte Körper heraus?

   Anhand ihres Auftriebs bzw. dem nach unten Sinken im Wasser ging Aristoteles davon aus, dass schwere Körper schneller zu Boden fallen müssen als leichtere.

8. Was besagen die Galilei´schen Fallgesetze?

   Galilei fand heraus, dass im Vakuum alle Körper gleich schnell fallen und ihre Bewegung gleichmäßig beschleunigt ist. Daraus entwickelte er die nach ihm benannten Gesetze.

9. Wann fällt ein in Ruhe befindlicher Körper senkrecht mit genau 9,81 m/s zur Erde?

   Der exakte Wert der Erdanziehung ergibt sich im freien Fall eines Körper nur unter Vernachlässigung von Auftrieb, Luftreibung, Zunahme der Gravitationskraft bei Annäherung an die Erde und der Folgen der Erdrotation (Corioliskraft).

10. Was ist die Wurfparabel?

    Als Wurfparabel bezeichnet man die Flugbahn, welche ein Körper beim Wurf in einem homogenen Schwerefeld beschreibt. Allerdings muss dabei der Einfluss des Luftwiderstands vernachlässigt werden. In der Regel handelt es sich hierbei um einen schiefen Wurf, der senkrechte und der waagerechte Wurf sind lediglich Ausnahmefälle.

11. Was bezeichnet man als Parabelflug?

    Als Parabelflug bezeichnet man ein spezielles Flugmanöver. Hierbei beschreibt das Flugzeug eine zur Erdoberfläche geöffnete Parabel. Dieses Flugmanöver verfolgt den Zweck, eine Situation der Schwerelosigkeit zu erreichen, bzw. eine Simulation der verminderten Schwerkraft, wie etwa auf dem Mond. Ein Parabelflug erfolgt in der Regel in mehreren Stufen, es werden meist 5 - 25 Parabeln hintereinander geflogen.

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