Bedeutung (Warum?)
Der freie Fall ist ein Sonderfall der gleichmäßig beschleunigten Bewegung: Ein Körper fällt nur unter dem Einfluss der Schwerkraft, der Luftwiderstand wird vernachlässigt. Die Beschleunigung ist dann die Fallbeschleunigung \(g\):
\( g=9{,}81\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^{2}} \)
Nutzen (Wozu?)
Der freie Fall zeigt, dass alle Körper gleich schnell fallen – unabhängig von ihrer Masse. Man berechnet damit Fallzeit, Fallhöhe und Auftreffgeschwindigkeit. Thema u. a. in Physik der Realschule, Jahrgangsstufe 10.
Funktionsweise (Wie?)
Man ersetzt in den Formeln der beschleunigten Bewegung einfach \(a\) durch \(g\):
\( v=g\cdot t \qquad s=\tfrac{1}{2}\,g\,t^{2} \)
Die Geschwindigkeit wächst also gleichmäßig, der Fallweg quadratisch mit der Zeit.
Praxisbeispiel (Wo?)
Ein Stein fällt \(t=2\,\text{s}\) lang (mit \(g\approx 9{,}81\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^{2}}\)):
\( v=9{,}81\cdot 2\approx 19{,}6\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}} \qquad s=\tfrac{1}{2}\cdot 9{,}81\cdot 2^{2}\approx 19{,}6\,\text{m} \)
Merksatz
Freier Fall = beschleunigte Bewegung mit \(g=9{,}81\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^{2}}\). Es gilt \(v=g\cdot t\) und \(s=\tfrac{1}{2}g t^{2}\). Ohne Luftwiderstand fallen alle Körper gleich schnell.