Lerneinheit · Klasse 7/8 · Physik
Alles fällt gleich schnell?
„Fällt Schweres schneller als Leichtes — und wird etwas, das fällt, immer schneller?"
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- Thema im Lehrplan
- Freier Fall und Fallgesetz: Fallbeschleunigung g, Unabhängigkeit der Fallzeit von der Masse, Luftwiderstand und Endgeschwindigkeit, Kräftegleichgewicht beim Fallen.
- Fach
- Physik
- Klassenstufe
- Klasse 7/8
- Dauer
- ca. 50 min (2 Schulstunden) · 7 Missionen und 5 Übertragsaufgaben
Ablauf
- Der Fallturm — Stahlkugel, Feder und zwei Blätter Papier: Miss mit der Stoppuhr, was beim Fallen wirklich zählt. 4 Missionen: Schwer und leicht · Kugel und Feder · Ohne Luft · Zweimal dasselbe Blatt
- Wie schnell wird es maximal? — Ein Sprung aus 1000 m: Wird er immer schneller? Das Diagramm zeichnet die Geschwindigkeit mit. 3 Missionen: Der freie Fall · Der Schirm geht auf · Zwei Springer, gleiche Schirme
- Übertrag — 5 Aufgaben zu einer neuen Situation, ohne Simulation. Die eigenen Messreihen stehen daneben.
Der Denkfehler, an dem die Einheit ansetzt
„Schweres fällt schneller" — der Fehlschluss des Aristoteles, im Alltag scheinbar bestätigt, weil ein Blatt Papier tatsächlich langsamer fällt als ein Stein. Dazu kommt: „Was fällt, wird immer schneller." In Luft hört das bei der Endgeschwindigkeit auf. Beide Vorhersagen entscheidet eine Stoppuhr, nicht ein Gefühl.
Das sollen die Lernenden am Ende sagen können
Ohne Luft fallen alle Körper gleich schnell, ob Feder oder Stahlkugel: Die Erde zieht an einem schweren Körper stärker, aber genau so viel träger ist er auch. In Luft entscheidet die Form, nicht das Gewicht — ein zerknülltes Blatt fällt schneller als dasselbe Blatt flach. Und in Luft wird nichts immer schneller: Je schneller der Fall, desto stärker bremst die Luft, bis beides sich aufhebt. Diese Geschwindigkeit heißt Endgeschwindigkeit; sie liegt beim Fallschirm viel tiefer als beim freien Fall und ist bei mehr Masse etwas höher.
Tipp für den Unterricht
Der Aufbau nimmt den Alltag ernst, statt ihn zu übergehen: Mission 2 gibt der Alltagserfahrung recht (die Feder braucht sechsmal so lange), erst Mission 3 pumpt die Luft ab. Mission 4 trennt sauber, was der Alltag vermischt — zwei Blätter derselben Masse, eines flach, eines zerknüllt. Das lässt sich im Klassenraum in zehn Sekunden nachmachen, am besten vor dem Labor. Die Zahlen sind ein Modell mit gerundeten Erfahrungswerten (Endgeschwindigkeit einer Feder 0,6 m/s, eines Springers 55 m/s), keine Messung an echten Körpern.
So arbeiten die Lernenden
Vor jedem Versuch legen sie sich fest, was herauskommt — der Versuchsaufbau bleibt gesperrt, bis sie das getan haben. Dann zeigt der Versuch, ob die Vorhersage stimmte, und jedes Ergebnis landet in einer Messreihe. Die Regel wird nicht vorgesagt, sie ergibt sich aus den eigenen Messwerten. Sterne bewerten die Vorhersage, nicht den Fleiß.
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