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 :)
Aus dem damaligen Austausch
Historische Kommentare
Ist es weiches oder hartes Holz? :P
Ich habe mal eben einfach so ein paar Sachen aus gleicher Höhe runterfallen lassen, waren ca gleichzeitig unten.... ich sage, dass die Dauer bei Beiden gleich ist. ;)
Kathi und ich haben mal eine Papierkugel und eine Neodym-Eisen-Bohrkugel aus gleicher Höhe fallen lassen und mit einer Hochgeschwindigkeitsvideokamera (ixus 60 *g*) gefilmt.
Gleiches Resultat.
ABER: Wenn man animmt, dass eine Wohnung ca. 2 Meter hoch ist, so fliegen die Kugeln mal gerade 300 - 400 ms. Unser Auge schafft nur ca. 25 Bilder pro Sekunde, daher ist die Auflösung nicht sehr genau. Weiterhin kann man die Kugeln kaum zur gleichen Zeit loslassen...
Von daher überzeugt so ein Versuch noch nicht so wirklich, wobei ich mich freue, schomal min. eine Person dazu gebracht zu haben, selbst Versuche durchzufühen :)
*Thumbs up*
Im Rahmen der Messgenauigkeit und der Bedingungen hat Thomas aber auf jeden Fall Recht, so viel kann man doch wohl sagen. Da kann man von gleichzeitig reden. :-)
Bei mir war sogar das Volumen egal.
Tschenrechner vs. Mauskugel *g*
leicht gegen schwer
groß gegen klein
Deswegen bleibe ich weiterhin dabei, dass beide gleichschnell fallen ;)
Kugeln gleichen Volumens und damit auch gleicher Form werden wohl gleich schnell fallen, da sie die gleiche Auftriebskraft und die gleiche Fallbeschleunigung erfahren. Daraus abzuleiten, dass das Volumen und die Form gänzlich zu vernachlässigen wäre, halte ich aber für falsch. Ok - im Bereich Zimmerhöhe wird sich nicht viel tun.
Hmm, will sich kein Physiker zu Wort melden? :)