Zwar ist freier Fall im Schulunterricht meist unter idealisierten Bedingungen betrachtet, um die Geschwindigkeit zu berechnen - so wird in der Regel der Luftwiderstand vernachlässigt, dennoch ist es eine beliebte Rechenaufgabe.
So stehen Geschwindigkeit und freier Fall im Zusammenhang
- Durch die Gravitation ziehen sich zwei Körper an. Diese Kraft bewirkt eine Beschleunigung, die auf der Erde ungefähr 9,81 m/s² beträgt. Auf anderen Planeten herrscht in Abhängigkeit von deren Masse eine andere Beschleunigung.
- Je länger ein Körper also Richtung Erde fällt, umso schneller wird er.
- Hierbei handelt es sich um eine lineare Funktion.
So berechnen Sie die Geschwindigkeit im freien Fall für einen bestimmten Zeitpunkt
- Ausgehend davon, dass zum Zeitpunkt 0 s der Körper in einer ruhigen Position war, also keine Geschwindigkeit innehatte, und dass keine weiteren Kräfte auf diesen Körper wirken, z. B. auch keine Reibungskräfte der Luft, kann dieses Beispiel einfach berechnet werden.
- Die Formel dafür lautet v = a * t, wobei v die Geschwindigkeit ist, a die Beschleunigung und t die Zeit.
- Setzen Sie nun für a die Erdbeschleunigung 9,81 m/s² ein und wählen die gewünschte Zeit, z. B. 10 s für t.
- Nun erhalten Sie die Rechnung v = 9,81 m/s² * 10s. Dieses ergibt v = 98,1 m/s. Die Geschwindigkeit beträgt also ungefähr 98 m/s. Um eine greifbarere Zahl zu haben, können Sie diesen Wert nun in km/h umwandeln.
- Dazu multiplizieren Sie 98 mit 3600, um Sekunden in Stunden umzuwandeln, und teilen durch 1000, um m in km umzuwandeln - also 98*3600/1000 = 352,8. Das Objekt fällt also ungefähr mit 350 km/h zu diesem Zeitpunkt. Dabei muss noch einmal daran erinnert werden, dass der Luftwiderstand in diesem Fall vernachlässigt wurde.
Sie sehen, dass es gar nicht schwierig ist, freier Fall und Geschwindigkeit auszurechnen.
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