Freier Fall in der Physik

Freier Fall in der PhysikDer freie Fall beschäftigte die Gelehrten schon in der Antike. Doch erst Galileo Galilei (1564–1641) untersuchte ihn so gründlich, dass seine Schlussfolgerungen bis heute anerkannt sind. Der freie Fall ist in der Physik von Bedeutung, weil mit ihm erstmalig gezeigt werden konnte, dass Schwerkraft einen Körper unabhängig von seiner Masse beschleunigt. Diese Erkenntnis führte zu weiteren Untersuchungen, die für das moderne Verständnis der Mechanik wesentlich sind.

 

Das physikalische Gesetz

Unter einem freien Fall versteht man in der Physik die ungebremste Beschleunigung eines Körpers allein durch die Schwerkraft. Dies ist auf der Erde nur im kleinen Maßstab möglich, weil der Luftwiderstand mit wachsender Geschwindigkeit zunimmt. Zu Anschauungszwecken wird Schülern gerne das Experiment mit einem Vakuumrohr vorgeführt. Dazu verwendet man ein etwa 150 Zentimeter langes, transparentes Rohr, in dem sich eine Feder und eine Eisenkugel befinden. Zu Beginn des Experimentes hält man das Rohr senkrecht. Dreht man es um, fallen Kugel und Feder im Vakuum gleich schnell, bei normalem Luftdruck hingegen ist die Kugel schneller.Das physikalische Gesetz des freien Falls ist relativ einfach. Die Schwerkraft der Erde bewirkt, dass im Vakuum alle Körper unabhängig der Masse, Größe oder Zusammensetzung gleich schnell fallen. Dabei ist ihre Fallgeschwindigkeit proportional zur Fallzeit und der Fallweg proportional der Fallzeit zum Quadrat. Oder, etwas einfacher gesagt, Körper werden im freien Fall beschleunigt und legen dabei eine Strecke zurück, die im Quadrat der Fallzeit größer wird.

 

Der freie Fall eines Fallschirmspringers

Wie aber sieht der freie Fall aus der Sicht eines realen Körpers aus? Betrachten wir dazu einen Fallschirmspringer. Dieser springt aus einer Höhe von rund 4000 Metern ab und wird mit der Erdbeschleunigung von 9,81 Meter pro Sekunde zum Quadrat beschleunigt. Im Vakuum hätte er die für Fallschirmspringer normale Geschwindigkeit von 200 Kilometer pro Stunde schon nach rund sechs Sekunden erreicht. In der Realität dauert es ein wenig länger, weil der Luftwiderstand den freien Fall bremst. Das Gefühl des freien Falls ist allerdings nicht in Worte zu fassen, man muss ihn einfach selbst erlebt haben!

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