Sechs Muttern werden in bestimmten Abständen an eine Schnur gebunden und fallen gelassen. Wählt man die Abstände richtig, so schlagen die Muttern in gleichmäßigen Abständen auf dem Boden auf – ein verblüffender Versuch zum freien Fall!
Was wird gebraucht?
- 6 möglichst große und schwere Muttern
- Nähgarn, nicht zu dünn (falls notwendig, doppelt nehmen)
- Kuchenblech
Was ist zu tun?
Man nehme Nähgarn in einer Länge von etwa 2 Metern und binde die Muttern in folgenden Abständen an das Nähgarn, wobei sich die Zentimeterangaben auf den Abstand zum Boden beziehen.
- 5 cm
- 20 cm
- 45 cm
- 80 cm
- 125 cm
- 180 cm
Die erste Mutter hängt also in 5 Zentimetern Höhe über dem Boden, die zweite in 20 cm, die dritte in 45 cm Höhe usw..
Am Ende halte man die Fallschnur so, dass das Fadenende gerade das Kuchenblech berührt, das man auf den Boden gelegt hat. Dann lässt man los.
Was geschieht beim freien Fall?
Bei diesem Versuch zum freien Fall schlagen die Muttern in gleichmäßigen Abständen auf den Boden auf. Der zeitliche Abstand beträgt dabei ca. eine Zehntelsekunde (0,1 Sekunden bei 5 cm, 0,2 Sekunden bei 20 cm, 0,3 Sekunden bei 45 cm usw.). Zur Kontrolle kann man den Versuch mit sechs Muttern wiederholen, die in regelmäßigen Abständen an der Schnur angebracht sind. Man stellt fest, dass die Muttern dann in immer kürzeren Abständen auf dem Boden auftreffen.
Das Verhalten lässt sich dadurch erklären, dass die Muttern im freien Fall und auf dem Weg zum Boden immer schneller werden. Man kann dies auch so formulieren: Wirkt auf einen Körper die Gewichtskraft, so bewirkt diese Kraft eine geradlinige und konstant beschleunigte Bewegung in Richtung des Erdmittelpunktes.
Mit anderen Worten gesagt: Alle Körper fallen gleich schnell und während des Fallens werden sie immer schneller. Dies gilt jedoch nur, wenn man die Reibung durch die Luft vernachlässigen kann, was aber bei unseren Muttern der Fall ist.
Die von der Gewichtskraft bewirkte Beschleunigung hat überall auf der Erde ungefähr den Wert 9,81 m/s². Man bezeichnet diesen Wert auch als Erdbeschleunigung, Fallbeschleunigung oder Schwerebeschleunigung und kürzt ihn mit dem Buchstaben g ab.
Der Weg, den eine Mutter zurücklegt, ist also proportional zum Quadrat der Zeit. Je höher eine Mutter hängt und je weiter ihr Weg nach unten, desto größer ihre Geschwindigkeit beim Aufschlag.
Wenn die erste Mutter in fünf Zentimetern Höhe hängt, dann muss die zweite 4 Mal so hoch hängen, die dritte 9 Mal so hoch, die vierte 16 Mal so hoch usw..
Bei diesem Versuch kann man selbst erleben, dass es sich beim freien Fall um eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeitszunahme handelt – eine Erkenntnis, die auf Galileo Galilei (1564-1642) zurückgeht. Ihm zu Ehren wird die Erdbeschleunigung mit dem Buchstaben g abgekürzt, heißt es manchmal.
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