Beschleunigung der Schwerkraft

Beim freien Fall geht es um Objekte, die wegen der Schwerkraft ’’auf die Erde fallen’’, wie z.B. ein Stein, eine Münze oder Fallobst.

Dabei ist interessant,
welche Strecke ein Objekt im freien Fall zurücklegt,
wie lange ein Objekt fällt, bis es auf der Erde auftrifft,
mit welcher Geschwindigkeit ein Gegenstand fällt,
mit welcher Beschleunigung sich ein Gegenstand bewegt.

Im nachfolgenden Experiment wird ein Fallturm mit geeigneten Sensoren gebaut und untersucht, welche Phänomene der Schwerkraft beim ’’Freien Fall’’ einer Stahlkugel beobachtet und abgeleitet werden können.

 Erkläre, warum es gefährlich ist unter einem Baum mit reifen Äpfeln zu sitzen.
 Begründe, warum ein Mensch einen Fallschirm braucht, wenn er aus großer Höhe aus einem Flugzeug abspringt.
 Nenne Alltagsereignisse, bei denen die Gravitation (Anziehungskraft der Erde) eine Rolle spielt.

Weitere Informationen zum Thema findest du in der Kategorie ’’Zusätzliche Informationen’’ in den Dateien ’’Kinematik und Mechanik’’ und ’’Schwerkraft’’.

Bauanleitungen

Programm „10“ herunterladen

Hinweise zur Nutzung des Modells
Der Berührungssensor ist hinten am Fallturm befestigt. Damit wird ein Fall-Experiment ausgelöst.
Der Greifer wird automatisch wieder geschlossen für ein nächstes Experiment.
In der Anzeige des EV3-Steins wird die Fallzeit dargestellt.

• Überprüfe, ob das Modell korrekt gebaut wurde.
• Stelle das Modell auf eine feste und ebene Oberfläche.
• Der Turm darf nicht wackeln, wenn die Kugel losgelassen wird.
Der Berührungssensor kann gegebenenfalls auch als manuelle Fernbedienung in der Hand gehalten werden. Damit lassen sich evtl. eine Erschütterung des Turms und ungültige Versuche vermeiden.

Experimentieren - Messen

1. Starte das Programm ‘’10’’.
   2. Lege die Kugel in den geschlossenen Greifer.
   3. Starte einen Versuch mit dem freien Berührungssensor am Fallturm.

Das passiert:
Die Kugel fällt herab auf den Berührungssensor am unteren Ende des Fallturms.
In der Anzeige wird die Fallzeit angezeigt.
Der Greifer schließt sich und du kannst das Experiment wiederholen.
Fehlversuche werden mit einem schlecht gelaunten Smiley angezeigt.
Führe den Versuch mindestens dreimal durch.
Notiere die Versuchsnummern und Fallzeiten in der Tabelle. Erweitere die Tabelle, falls nötig.

Analysieren
Du kennst die Fallstrecke s und die Fallzeiten t.

1. Berechne aus den gemessenen Fallzeiten die Durchnittgeschwindigkeit v der fallenden Kugel.
2. Trage die Ergebnisse in die Tabelle ein.
   Zur Erinnerung: v = s/t
   Laut Fallgesetz gilt: s = 0,5 * g * t².
   g ist eine Naturkonstante und bezeichnet die Gravitationskonstante oder Erdbeschleunigung.
3. Löse die Formel für das Fallgesetz nach g auf.
4. Berechne die Gravitationskonstante aus den Werten deiner Versuche.
5. Trage die berechneten Werte von g in die Tabelle ein.

Was haben wir gemessen und herausgefunden?
Fasse die Ergebnisse deines Versuchs kurz zusammen. Berichte, was du gelernt hast

•  Ausgangssituation und Fragestellung (Thema)
•  Antworten (Zusammenhänge herstellen)
•  Schlussfolgerungen (Verallgemeinerung)
•  Alltagsbezug (Wo finden oder nutzen wir das Beobachtete im Alltag?)