Mechanik
Freier Fall
Beobachte, wie alle Massen unter Schwerkraft gleich schnell fallen.
Freier Fall — interaktive Mechanik-Simulation. Beobachte, wie alle Massen unter Schwerkraft gleich schnell fallen. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Freier Fall
Bei gleichförmiger Schwerkraft ohne Luftwiderstand fallen alle Objekte mit derselben Beschleunigung g, unabhängig von der Masse.
Galileis Einsicht: Die Masse hebt sich in F = ma auf, wenn die einzige Kraft das Gewicht ist. Leichte und schwere Objekte, die zusammen losgelassen werden, treffen in dieser idealisierten Szene gleichzeitig auf dem Boden auf.
- y = y₀ + v₀t + ½gt²
- a = g (gleich für alle Massen)
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Lassen Sie einen leichten, einen mittleren und einen schweren Ball gleichzeitig aus derselben Höhe fallen. Welches landet zuerst auf dem Boden?
Vorhersagen zum Abwägen
- Der schwerere Ball fällt schneller und landet zuerst.
- Alle drei fallen mit der gleichen Geschwindigkeit und landen zusammen.
- Der leichtere Ball fällt schneller und landet zuerst.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Messe (kg)
- Verstrichene Zeit (s)
Was Sie messen:
- Fallgeschwindigkeit (m/s)
- Schwung (kg·m/s)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Freifall-Preset. Sie sollten drei Kugeln unterschiedlicher Größe sehen, die auf gleicher Höhe aufgereiht sind.
- Befestigen Sie die Höhensonde an der mittleren Kugel und vergewissern Sie sich, dass alle drei Kugeln an derselben Y-Position beginnen.
- Führen Sie die Simulation durch und verwenden Sie die Stoppuhr/den Bildzähler, um den Fall jedes Balls zu messen.
Maßgebende Gleichung
Schwung — p = m·v
Obwohl alle drei Bälle zu einem bestimmten Zeitpunkt die gleiche Fallgeschwindigkeit haben, unterscheiden sich ihre Impulse, da der Impuls mit der Masse skaliert – deshalb würde der schwere Ball beim Aufprall mehr Schaden anrichten, obwohl er nicht schneller fällt.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Vergleichen Sie die Fallgeschwindigkeiten der leichten, mittleren und schweren Kugeln im gleichen Zeitraum. Was fällt Ihnen auf?
- Berechnen Sie anhand Ihrer Daten die Beschleunigung (ΔGeschwindigkeit / ΔZeit) für jeden Ball. Wie ist es im Vergleich zu g = 9.8 m/s²?
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Eine Feder und eine Bowlingkugel, die in der Luft fallen gelassen werden, landen NICHT gleichzeitig. Welche Kraft, die in dieser idealisierten Simulation fehlt, verursacht diesen Unterschied?
- Astronauten auf dem Mond ließen einen Hammer und eine Feder fallen und landeten gemeinsam. Erklären Sie, warum der Mond ein besserer Ort als die Erde ist, um diese Demonstration mit realen Objekten zu sehen.
- AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
- IB Physics — A.1 Kinematics
- General High School Physics — Motion & kinematics
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- Middle School Physical Science — Energy in, energy out
- Welche(r) trifft zuerst auf?
- Teste die Masse
- Erfasse den Fall
- Lies den Graphen
- Erkläre deine Beweise
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.