Der freie Fall
Bestimmung der Erdbeschleunigung g

von Daniel Diers

Inhaltsverezeichnis

1. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung

2. Grundlagen

3. Berechnungen

4. Fehlerdiskussion

Aufgabenstellung

Bei diesem Versuch ist der freie Fall mit Hilfe eines Kugelfallgerätes zu messen. Dies wird durchgeführt, indem man die Fallzeit einer Kugel in Abhängigkeit von ihrer Höhe bestimmt. Mit diesem Versuch soll bewiesen werden, dass der freie Fall auf einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung basiert. Außerdem ist die Fallbeschleunigung g zu ermitteln.

1. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung

Abb.1: Kugelfallgerät [Abbildung in der Downloaddatei vorhanden]

Bei dieser Versuchapparatur soll die Fallzeit einer Kugel in Abhängigkeit von ihrer Höhe bestimmt werden. Der Versuchsaufbau erfolgt nach Abbildung 1 des Kugelfallgerätes. An dem Kugelhalter wird eine Kugel eingespannt und mit dem "Knopf" zum halten der Kugel festgehalten. Lässt man selbigen los, so wird die Kugel im freien Fall auf den Erdmittelpunkt beschleunigt. Direkt beim "Austreten" der Kugel aus dem Kugelhalter wird der Schalter S1 ausgelöst und die elektronische Stoppuhr, die die Zeit auf eine tausendstel Sekunde genau misst, wird gestartet. Nach kurzer Zeit trifft die Kugel nun auf den Teller auf. Der Teller wird durch die Kugel hinuntergedrückt und der Schalter S2 wird betätigt. Durch den Schalter S2 wird die elektronische Stoppuhr gestoppt, und man erhält die Zeit, die die Kugel für den freien Fall aus der bestimmten Fallhöhe benötigt hat. Die Fallhöhe wird per Kurbel am oberen Teil des Versuchsaufbaus über ein Gewinde eingestellt. An der Höhenanzeige ist die jeweilige Höhe abzulesen.

Man beginnt die Messreihe damit, dass man die korrekte Fallhöhe einstellt. Es werden nacheinander 10 verschiedene Fallhöhen benutzt. Sie belaufen sich von 5 cm bis 50 cm. Der freie Fall aus jeder Höhe wird dreimal durchgeführt.
Zu Beginn ist erst einmal der Teller anzuheben, um den Schalter durch das Auftreffen der Kugel auslösen zu können. Dies ist nach jeder Zeitmessung zu wiederholen. Danach wird die elektronische Stoppuhr auf "Null" eingestellt. Nun ist der "Knopf" zum halten der Kugel zu drücken. Hierdurch wird die Kugel am Schalter S1 festgehalten. Wird der "Knopf" losgelassen, fällt die Kugel auf den Teller und stoppt die Stoppuhr. Es ist die Fallzeit abzulesen und in Abhängigkeit von dem Fallweg in eine Tabelle einzutragen.

2. Grundlagen

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