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Lassen wir Bälle los, fallen sie zu Boden.
Brauchen sie dafür immer die gleiche Zeit?
Oder gibt es Unterschiede?
Wir vergleichen.
Zur Auswahl stehen verschiedene Bälle.
Die ersten Kandidaten sind 2 Bälle,
die gleich groß aber unterschiedlich schwer sind.
Fallen sie geich schnell zu Boden?
Es ist kein Unterschied zu erkennen.
Jetzt Bälle,
die unterschiedlich schwer und groß sind.
Beide fallen aus gleicher Höhe und prallen nahezu gleichzeitig auf.
Ganz genau ist der Vorgang nicht zu erkennen.
Wir brauchen einen anderen Versuchsaufbau.
Eine Schräge muss her.
Lassen wir die Kugeln über die Schiene rollen,
können wir die Bewegungsabläufe besser beobachten und vergleichen.
Je flacher die Bahn, desto langsamer die Kugel.
Wir wiederholen den Versuch mit einem Schienenpaar.
Los geht's mit 2 identischen Kugeln.
Gleiche Größe, gleiches Gewicht und gleicher Lauf.
Das nächste Kugelpaar geht an den Start.
Wieder gleiches Gewicht aber unterschiedliche Größe.
Offenbar: beide gleich schnell.
Jetzt mit: unterschiedlicher Größe und unterschiedlichem Gewicht.
Das täuscht:
Gewicht und Größe beeinflussen die Geschwindigkeit nicht.
Wir testen das nochmal mit 3 unterschiedlichen Kugeln.
Sie rollen mit gleicher Geschwindigkeit.
Besser: Sie brauchen gleich lang bis Bahnende.
Die Pendeluhr soll messen, ob unser Eindruck stimmt.
Wir stoppen die Zeiten.
Rosa Kugel: 3 Pendelschläge, 3 Sekunden.
Die gelbe hat dasselbe Ergebnis.
Der 3.Kandidat hat eine Laufzeit von ebenfalls 3 Sekunden.
Trotz ihrer Unterschiedlichkeit brauchen sie gleich lang.
Während sie rollt, wird sie schneller.
Mit jedem Pendelschlag legt sie mehr Strecke zurück.
Auch die gelbe Kugel beschleunigt.
Die Kugeln verhalten sich gleich.
Größe und Gewicht machen keinen Unterschied.
Wir überprüfen dieses Phänomen mit einem akustischen Signal.
Glöckchen markieren die Streckenabschnitte.
Die Glöckchen bestätigen es. Alle Kugeln rollen gleich schnell.
Jetzt schicken wir die Kugeln nacheinander im Sekundenabstand los.
Wir schauen uns diesen Lauf noch einmal an.
Positionsvergleich:
Der Abstand von der blauen zur gelben Kugel ist größer,
als der Abstand von gelber zu rosa Kugel.
Obwohl die Kugeln im gleichen Sekundenabstand losgelassen wurden.
Die blaue Kugel wird im unteren Abschnitt klar schneller.
Eine abwärts rollende oder fallende Kugel beschleunigt.
Mit dem Wissen starten wir einen Großversuch.
Wir wollen Kugeln nacheinander zu Boden fallen lassen.
Mal sehen, wie das aussieht.
Wir bauen eine Vorrichtung,
mit der wir die Kugeln fallen lassen können.
Wir ziehen den Rahmen nach oben und sichern alles ab.
Die Höhe wird genau abgemessen.
5 m beträgt der Abstand zum Boden.
Hier kommen die Kugeln rein.
Die Stahlschiene: 6 m lang.
Die Rohre sind mit einem Klappmechanismus versehen.
Die Klappen öffnen sich per Knopfdruck,
so dass die Kugeln herausfallen können.
Der Test sieht gut aus,
wir müssen aber noch einen Zeitmechanismus einbauen.
Die Klappen sollen sich nacheinander öffnen.
Die 50 Stahlkugeln, die wir besorgt haben, sind massiv.
Jede von ihnen ist 880 g. schwer.
Wir sortieren die Kugeln sorgfältig ein. Ein Rohr, eine Kugel.
Der Plan: Die Kugeln sollen nacheinander herausfallen,
im Abstand von jeweils 0,01 Sek.
Wenn alles funktioniert,
sollten wir gleich einen prächtigen Kugelbogen sehen.
Kugeln ab!
Das ging sehr schnell.
Wir filmten das Geschehen auch in Zeitlupe.
Die Aufnahmen der Spezialkamera
zeigen den Fall der Kugeln ganz genau.
Dabei zeigt sich ein Problem.
Der Bogen, den die Kugeln im Fallen beschreiben, ist nicht makellos.
Manche Kugeln fallen nicht hintereinander
sondern gleichzeitig nach unten.
Sie sind auf gleicher Höhe.
Das ist ein Fehler. Der Zeitmechanismus hat versagt.
Die Kugeln sollten exakt im Abstand von 0,01 Sek.
aus den Rohren fallen.
Das hat wohl nicht funktioniert.
Darum ist der Bogen, den die Kugeln beschreiben, nicht gleichmäßig.
Fehlersuche: Tatsächlich, es waren die Klappen.
Sie öffneten nicht alle rechtzeitig.
Der Takt stimmte nicht.
0,01 Sek. ist eine zu kleine Zeitspanne für unsere Anlage.
Zu knapp bemessen.
Wir verdoppeln auf einen Takt von 0,02 Sek.
Und los!
Diesmal sieht der Bogen perfekt aus.
Es geht alles wieder sehr schnell.
Wir betrachten den Kugelfall in der Zeitlupe.
Jetzt fallen alle Kugeln wie vorgesehen zu Boden.
Eine nach anderen.
Wir stoppen die Zeitlupe in regelmäßigen Abständen.
So erkennen wir besser, was vor sich geht.
Der Takt beim Schicken der Kugeln
war diesmal gut gewählt.
Der gewünschte schön geschwungene Bogen
entsteht vor unseren Augen.
Die linken Kugeln haben beim Fallen
schon einiges an Tempo gewonnen,
während die rechten Kugeln noch fast ihre Anfangsgeschwindigkeit haben.
So bildet sich eine elegante Kurve.
Je länger die Kugeln fallen, desto schneller werden sie.
Durch erhöhtes Tempo schaffen sie weiter unten
auch größere Wege in der gleichen Zeitspanne.
Ein Standbild
zeigt die unterschiedlichen Abstände zwischen den Kugeln.
Weil's so hübsch war,
lassen wir den Bogen aus verschiedenen Richtungen entstehen.
Das Prinzip ist immer dasselbe.
Je länger der freie Fall,
desto größer die Geschwindigkeit.
Eine schnellere Kugel
bewältigt in gleicher Zeit größere Strecken.
Das Zusammenspiel von langsamen und schnellen Kugeln
erzeugt im Experiment eine elegant geschwungene Formation.
Untertitel: ARD Text im Auftrag des SWR