Arbeitsblatt: Schwerkraft

Die Schwerkraft: Ein anziehendes Thema Die Schwerkraft: Ein anziehendes Thema Luftwider -stand Warum fallen Gegenstände zu Boden? Warum fällt der Regen vom Himmel? Warum fliessen Flüsse nach unten? Warum fallen wir nicht von der Erde? Die Antwort auf all diese Fragen liegt in der geheimnisvollen Kraft, welche auf alle Körper auf der Erde einwirkt: Die Schwerkraft. Sie zieht alle Gegenstände auf die Erde. Ist es ein Ball, welcher in die Luft geworfen wird, ein Blatt, das vom Baum fällt oder der Schnee. Schwerkraft Experiment: Wieso von oben nach unten? Welche Gegenstände fallen schneller? Versuch 1: Gegenstand: Feder und Münze (unterschiedliches Gewicht, unterschiedliche Gegenstandsform, ein Versuch in der Luft, ein Versuch im Vakuum) Antwort: Die Münze fällt in der Luft schneller als die Feder. Im Vakuum fallen beide gleich schnell. Erkenntnis: Eine Münze fällt genauso schnell wie eine Feder. Es darf einfach keine anderes Element (Luft, Wasser) darauf einwirken. Versuch 2: Gegenstand: Dose mit Sand gefüllt, Dose leer (unterschiedliches Gewicht, gleiche Gegenstandsform, Versuch in der Luft) Antwort: Beide Dosen fallen gleich schnell. Erkenntnis: Es fallen also alle Gegenstände unabhängig von ihrem Gewicht gleich schnell nach unten. Versuch 3: Gegenstand: leeres Blatt, zerknülltes Blatt (gleiches Gewicht, unterschiedliche Gegenstandsform) Antwort: Das zerknüllte Blatt fällt schneller und geradliniger als das leere Blatt. Erkenntnis: Je grösser die Fläche, die ein Körper dem Luftwiderstand bietet, desto langsamer und weniger gradlinig fällt der Körper. Fazit: Nur die unterschiedliche Form (nicht das Gewicht) lässt Körper wegen des Luftwiderstandes unterschiedlich schnell fallen. Die Fallgeschwindigkeit hängt also vom Luftwiederstand ab. Wenn es keine Luft gäbe, würden also alle Gegenstände gleichschnell und gradlinig zu Boden fallen! 1 Die Schwerkraft: Ein anziehendes Thema Galileo‘ Gedankenexperiment Aristoteles einer der grössten Gelehrten des Altertums glaubte, dass ein Stein von Natur aus zu Boden fällt, weil sein „natürlicher Ort unten ist. Schwere Körper drängen schneller nach unten als leichte. Erst Galileo Galilei (1564-1642) hat durch ein geschicktes Gedankenexperiment gezeigt, dass hier ein Widerspruch besteht. Blaues Feld: Aus Galileos Buch: Nehmen wir an es gibt zwei Körper des gleichen Materials, der größere ist A, der kleinere ist B. Nehmen wir falls möglich wie von unserem Gegner behauptet, an, dass schneller fällt als B. Wir haben dann also zwei Körper, von denen sich einer schneller bewegt Grünes Feld: Aus Galileos Buch: „Dann würde sich eine Vereinigung beider Teile, unserer Annahme entsprechend, langsamer bewegen als derjenige Teil, der sich allein schneller bewegt als der andere (Anmerkung: Körper hemmt A). Wenn also und vereint werden, würde die Vereinigung sich langsamer als allein bewegen. . Rotes Feld: Da aber andererseits die Vereinigung von und schwerer ist als alleine (rechtes Bild) müsste dieser Kombikörper nach Aristoteles noch schneller als fallen. Somit tritt ein Widerspruch auf, der die Theorie des Aristoteles in Frage stellt. Die Schwerkraft Die Schwerkraft wirkt zwischen allen Körpern, die sich gegenseitig anziehen. Je mehr Masse ein Körper besitzt, umso grösser ist seine Schwerkraft. Aus diesem Grund zieht die Kraft der Erde alle kleineren Massen an. Die Stärke der Erdanziehungskraft ist ortsabhängig, dass heisst die Fallbeschleunigung am Äquator ist kleiner (9.787 m/s2) als die Fallbeschleunigung an den Polen (9.832 m/s2). Ausserdem gilt, je weiter von der Erde entfernt, desto kleiner die Anziehung. Die Beschleunigung an der Erdoberfläche beträgt durchschnittlich 9.81 m/s2. Der freie Fall Der freie Fall wird durch die Fallbeschleunigung und dem Luftwiderstand wirksam. Die Gesetze für den freien Fall gelten im Vakuum oder bei sehr kleinem Luftwiderstand. Die Feder fällt im luftgefüllten Raum langsamer als die Münze, da sie aufgrund ihrer Form einen wesentlich grösseren Luftwiderstand hat. Im Vakuum spielen die Formen keine Rolle mehr, hier sind nur die Schwerkraft und die Trägheit wirksam. Die Schwerkraft sorgt für eine konstante Fallgeschwindigkeit. Die Trägheit sorgt dafür, dass sich ein Körper immer geradeaus bewegt, bis eine andere Kraft auf ihn wirkt. Deshalb fallen beide gradlinig und gleichschnell. 2 Die Schwerkraft: Ein anziehendes Thema Quellenangaben: • Das grosse Buch der Experimente • Naturwissenschaften: Erforschen und Verstehen • Allgemeinbildung: Das musst du wissen Martin Zimmermann • Wahnsinnskräfte: Die spannende Welt der Physik Richard Hammond • • • • • %202008-03-12.pdf • action&oldpage3&hits34&t&queryschwerkraft&page_2.x5&page_2.y13 • 3