Der Kurs ph4 hat in Schülerexperimenten den freien Fall untersucht. Mit dem Smartphone sollte experimentell die Fallzeit einer Kugel möglichst exakt bestimmt werden. Dazu wurde auf den Boden ein Lautsprecher gestellt, der einen lauten Piepton abgab. Ein Elektromagnet hielt währenddessen eine Eisenkugel in 150cm Höhe über dem Boden. Die Schüler trennten nun gleichzeitig die Kabelverbindung zum Lautsprecher und zum Elektromagneten. Sofort verstummte das Signal aus dem Lautsprecher und die Eisenkugel fiel zu Boden. Zu dem Zeitpunkt, als die Kugel den Boden berührte, erzeugte die Kugel ein Geräusch. Mit dem Mikrophon des Smartphones haben die Schüler den gesamten Fallvorgang aufgezeichnet.
Zur Auswertung wurden die Daten unserer Smartphone-Messung als CSV-Datei auf einen Computer übertragen und mit Hilfe der Programmiersprache Python in einem Diagramm dargestellt.
Erläuterungen zum Diagramm:
Bei dem Wort "Start" begann der freie Fall. Das Signal des Lautsprechers verstummte.
Bei dem Wort "Stopp" endete der freie Fall und die Kugel schlug auf dem Boden auf. Der gelbe Balken markiert die Fallzeit.
Zwei schwächere Ausschläge danach zeigen, dass die Kugel noch zweimal gesprungen ist, bevor sie zur Ruhe kam.
Bei den Messungen kam die Smartphone-App "Physics Toolbox Suite" zum Einsatz. Für die Fallzeit ergab sich ein Wert von 0,57s. Dieser Wert entspricht dem erwarteten Ergebnis aus der theoretischen Berechnung des freien Falls.
Hier noch eine animierte Sequenz des freien Falls (diesmal mit 90cm Fallhöhe):
Erstellt von A. Jahn.