Rolle der Masse beim freien Fall mit und ohne Luftwiderstand

Buccaneer · Anmeldungsdatum: 22.11.2006 Beiträge: 1

Hallo erstmal,

das ist mein erster Beitrag hier.

Ich habe folgendes Problem:
Wir (11. Klasse Gym.) behandeln gerade das Thema Kinematik. Insbesondere untersuchen wir die Beschleunigung von Körpern. In diesem Zusammenhang haben wir uns auch mit dem freien Fall beschäftigt. Im Folgenden beziehe ich mich erst mal auf den freien Fall ohne Luftwiderstand. In diesem Zusammenhang haben wir auch den Versuch "Freier Fall von Stein und Feder in einer evakuierten Luftröhre" durchgeführt. Und ich habe mit eigenen Augen gesehen, dass beide Körper zeitgleich auftreffen, die Masse augenscheinlich also keine Rolle spielt. Auch die entwickelte Formel
s = 1/2g * t² beinhaltet die Masse ja nicht. Nun ich akzeptiere die Tatsache, dass die Masse keine Rolle spielen kann, weil mit eigenen Augen gesehen, ja, doch kann ich Sie mir nicht erklären, besonders nachdem ich dies in meinem Physik-Duden gelesen habe: "Als beschleunigende Kraft wirkt beim freien Fall nur die Gewichtskraft" Und nun kommt das Problem: Weil die Gewichtskraft duch schwere Masse m * Fallbeschleunigung g(nahezu konstant au der Erde) heißt das für mich, dass die Masse für die Geschwindigkeit(Beschleunigung wirkt sich ja auf Geschwindigkeit aus) ja doch wieder eine Rolle spielen muss. Doch weil ich ja das Gegenteil mit eigenen Augen gesehen habe und auch in vielen Büchern plump steht, dass die Masse beim freien Fall keine Rolle spielt entsteht für mich ein Widerspruch, den ich mir nicht mehr erklären kann.
Auch wenn ich besonders in diesem Forum z.B. hier http://www.physikerboard.de/topic,6962,-freier-fall-%28fallbeschleunigung%3F%29.html
hier schon ähnliche Fragen und auch Lösungsansätze gefunden habe, herrscht bei mir noch Klärungsbedarf. Mir schweben als Begründung nämlich so Worte wie Massenträgheit, 3. newtonsche Axiom, actio = reactio und Äquivalenzprinzip herum. Ich und leider auch mein Physiklehrer sind also ein wenig überfordert und er auch ein wenig mit mir, weil ich nachhake und nicht einer bin der aufgibt, wenn der Lehrer sagt das ist einfach so. Deshalb habe ich mich an euch hier gewendet, in der Hoffnung dass Ihr mir helfen könnt und ihr mir nun die genaue Rolle oder "Nichtrolle" der Masse beim freien Fall ohne und wenn möglich (gesondert) auch beim freien Fall mit Luftwiderstand erklären und begründen könnt. Es wäre nett, wenn ihr mir das auch anschaulich im Text und nicht nur mit Formeln erklären könnt. Bin eben erst 11te!
Vielen Dank für die Antworten schon mal im Voraus.

Gruß Buccaneer

Wiemy · Anmeldungsdatum: 21.11.2006 Beiträge: 17 Wohnort: Ovenhausen

Hm kennst du die Formel F=m*a , also Kraft gleich Masse mal Beschleunigung, wenn man das umstellt: a=F/m .Auf einen Körper der die doppelte Masse hat wirkt auch die doppelte Kraft. Wenn der Luftwiderstand dazu kommt spielt die Masse eine Rolle, da die beschleunigende Kraft gegen die Kraft des Luftwiderstandes wirken muss (wenn eine Feder so schwer wär wie ein Panzer würde sie auch mit fast 9,81m*s^-2 beschleunigt werden)

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Einverstanden, und weil beim freien Fall ohne Luftwiderstand die Gewichtskraft gerade gleich F_G = m*g ist, also proportional zur Masse m, bekommt man folglich:

Wie du siehst, wächst bei einem schwereren Körper sowohl die Gewichtskraft, die ihn beschleunigt, als auch die Masse, die beschleunigt werden muss. Und weil beide gleich wachsen, ist die Beschleunigung des frei und ohne Luftwiderstand fallenden Körpers immer

also immer gleich der Erdbeschleunigung, egal welche Masse er hat.