Wer macht das Rennen - Teil 2

In diesem Versuch fallen eine Styropor- und eine Metallkugel gleicher Größe. Welche Kugel trifft zuerst auf dem Boden auf?

Was wird gebraucht?

Eine kleine Kugel aus Stahl und eine gleich große Kugel aus Styropor. Styroporkugeln findet man im Bastelladen. Gegebenfalls muss man sie zurechtfeilen. Stahlkugeln sind bei ebay erhältlich oder man verwendet eine Kugel aus einem Magnetspiel.

Was ist zu tun?

Man steige auf einen Stuhl oder einen Tisch und lasse beide Kugeln gleichzeitig fallen.

Was ist geschehen?

Seit Galileo Galilei (1564-1642) ist bekannt, dass alle Körper im Vakuum dieselbe Beschleunigung erfahren. Die Erdatmosphäre sorgt jedoch dafür, dass dies auf unserem Planeten nicht ganz so reibungslos funktioniert. Man sieht: Die Metallkugel schlägt deutlich früher auf dem Boden auf als die Styroporkugel, obwohl die Kugeln gleich groß sind.
Der Grund: Je schneller ein Gegenstand fällt, desto höher der Luftwiderstand. Je höher aber der Luftwiderstand, desto geringer ist die Geschwindigkeitszunahme. Dies geht so lange, bis die nach unten wirkende Gewichtskraft des Körpers genauso groß ist wie die Kraft, die dem Körper von der Luft entgegengesetzt wird. Der Gegenstand führt schließlich eine gleichförmige Bewegung aus. Das bedeutet, dass die Geschwindigkeit nicht weiter zunimmt.
Dieser Zustand tritt umso früher ein, je leichter ein Ding ist, denn etwas Leichtes - wie eine Styroporkugel - hat eine geringere Gewichtskraft und ist natürlich viel einfacher abzubremsen als etwas Schweres.

Da Styroporkugeln oft eine rauhe Oberfläche haben, kann der Luftwiderstand höher sein als bei der Stahkugel, was den Fall der Styroporkugel zusätzlich abbremst.

Dieses Phänomen im Alltag

Wie bei den fallenden Kugeln begrenzt auch bei allem fahrbaren Gerät der Luftwiderstand und die Rollreibung die Geschwindigkeit, die maximal erreicht werden kann. Irgendwann sind Luftwiderstand und Rollreibung genauso groß wie die Kraft, die ein Auto oder Motorrad antreibt. Ist dieser Fall eines Kräftegleichgewichtes eingetreten, geht es nimmer schneller.
Übrigens wächst der Luftwiderstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. So bedeutet zum Beispiel die doppelte Geschwindigkeit einen vierfachen Luftwiderstand.

Wer macht das Rennen - Teil 2

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Was ist zu tun?

Was ist geschehen?

Dieses Phänomen im Alltag

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