Was fällt schneller?
In den letzten Tagen hatte ich eine längere Diskussion darüber, was schneller fällt :) Eine Kugel Eisen oder eine Kugel Holz, wobei das Volumen gleich sei.
Die Frage ist auf den ersten Blick leicht und man denkt an die Eisenkugel.
Im Vakuum fallen schließlich beide gleich schnell. Was kommt nun in der Luft hinzu? In erster Linie die Auftriebskraft. Diese ist jedoch auch für beide Kugeln gleich. Fällt nun etwas schneller und wenn ja, warum?
Jeder, der eine Idee hat (besonders nicht Physik-studenten!), darf sie als Kommentar zu diesem Eintrag schreiben :)
Die Lösung gibts morgen zur gleiche Zeit an dieser Stelle :)
P.S.: Kilian darf nicht mitmachen :)
Lösung: Die Eisenkugel fällt schneller :) Warum ist das so? Es ist zwar die Beschleunigung im Vakuum gleich, nicht jedoch die wirkende Kraft! Diese hängt noch von der Masse ab, welche bei der Eisenkugel größer ist. Nun wird von diesen beiden verschieden großen Kräften die Auftriebskraft abgezogen und über die Masse wieder die Beschleunigung ausgerechnet und man sieht, dass die Beschleunigung der Eisenkugel größer ist.
Nun nochmal in Formeln und mit Zahlen: Nehmen wir eine Kugel mit 10 cm Durchmesser, so erhalten wir folgende Massen: M(Eisen) = 32,98 kg; M(Holz) ~ 2,78 Die Beschleunigungskraft im Vakuum auf der Erde beträgt: F_beschl.(Eisen) = 323 Newton F_beschl.(Holz) = 27 Newton
Die Auftriebskraft beträgt in Luft: 0,053 Newton.
Die Beschleunigungen sind also: a(eisen) = 9,8084 a(Holz) = 9,7928
Ergebnis: Eisen beschleunigt natürlich schneller, jedoch nur so wenig, dass nach einer Sekunde und fast 5 Metern die Eisenkugel nur 0,8 cm weiter vorne liegt. Sucht man sich nun jedoch Stoffe aus, die näher an der Luftdichte liegen, so fällt der Effekt natürlich viel stärker auf. Ich fands interessant mir mal Gedanken um genau dieses Thema gemacht zu haben!
Danke an Kathi und Kilian :)
edit: Gefallener Weg und somit die Entfernung korrigiert :)