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Didaktik, Geschichte, Wissenschaftstheorie

Vom realen zum freien Fall: Annäherungen – Fall 8

Im ersten Fall lässt man einen Papierstreifen, am besten in Form einer Spielkarte etwa aus Kopfhöhe fallen. Sie fällt meist nicht in vorhersagbarer Weise, sondern geht Kapriolen schlagend zu Boden und landet in einiger Entfernung vom Fußpunkt des Startpunkts.
Im zweiten Fall, lässt man die Karte senkrecht ausgerichtet fallen (siehe obere Abbildung, man blickt auf die kurze Stirnseite der Karte). Sie geht mit großer Wahrscheinlichkeit nach einer kurzen senkrechten Fallstrecke in eine gleichmäßige Drehbewegung um die horizontale Achse über und landet in einer bestimmten Entfernung links oder rechts vom Startpunkt. Diese Situation ist schematisch in der oberen Abbildung zu sehen, in der die Positionen der fallenden Karte in sehr kurzen, konstanten Zeitabständen dargestellt ist.
Dass die Entfernung des Landepunkts von dem Fußpunkt des Starts stets in etwa dieselbe ist und es vom Zufall abhängt, ob die Karte links oder rechts landet, erfährt man, wenn zahlreiche Karten auf die gleiche Weise fallengelassen werden. Es entstehen schließlich zwei gleich weit vom Startpunkt entfernte Kartenhäufchen, deren Anzahl im Idealfall sich umso mehr angleicht, je mehr Karten fallengelassen werden.
Im dritten Fall wird aus der Karte oder besser noch aus einem etwas größeren Blatt Papier ein Papierhubschrauber ausgeschnitten und gefaltet, den man ebenfalls aus (möglichst großer Höhe) fallenlässt. Nach kurzem senkrechten Fall verfängt er sich in einer eindrucksvollen Bewegungsfigur, indem er gleichmäßig rotierend zu Boden sinkt.
Der vierte Fall besteht darin, dass der Papierhubschrauber zu einer Kugel zusammengeknüllt und ebenfalls fallengelassen wird. Die Kugel fällt nahezu wie ein Stein zum Boden.
Von den verschiedenen Versionen des Falls ist der letzte zwar der langweiligste, aber der, auf den es ankommt, weil er dem freien Fall am nächsten kommt. Die Versuchsserie ist geeignet zu zeigen, dass im freien Fall jegliche Wechselwirkung mit dem Medium der Luft, die zu interessanten Figuren führt, unterbunden wird.
Diese Fallversuche sollen dazu dienen, Verständnis für die Bedeutung des freien Falls und damit exemplarisch für andere Idealgestalten in der Physik zu vermitteln. Damit kann man sich davon überzeugen, dass die Dekonstruktion des kunstvoll gefalteten Papiers einerseits der Verminderung des Luftwiderstands und damit der Annäherung an den freien Fall dient. Andererseits kann erst mit Hilfe der u.a. auf dem freien Fall beruhenden Mechanik die mathematische Beschreibung der komplizierten Bewegungsfigur aufgebaut werden, die den Luftwiderstand nunmehr als notwendige Voraussetzung hat. Nicht die Nähe eines Konzepts zu realen Vorgängen, sondern gerade die Ferne (das wusste schon Thales, siehe Fall 2) steigert die Erschließungsmächtigkeit eines physikalischen Konzepts.

 

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Diskussionen

Ein Gedanke zu “Vom realen zum freien Fall: Annäherungen – Fall 8

  1. Sehr fein und wichtig

    Verfasst von kopfundgestalt | 10. April 2018, 22:39

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