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Gewicht und Schwerelosigkeit im Fahrstuhl

Auf dieser Seite werden fünf Videos zur Gewichtsänderung beim Fahrstuhlfahren zum Download zur Verfügung gestellt. Sie stellen einen guten Einstieg in die Diskussion der Schwerelosigkeit beim Freien Fall dar.

Die Videos sind Zusatzmaterialien zum Artikel "Freihand Experimente zur Schwerelosigkeit" im Heft 6 (2015) der Zeitschrift Astronomie+Raumfahrt im Unterricht.

Alle Videos zeigen Fahrstuhlfahrten abwärts: Videos 1, 2, 4 und 5 vom 8. Stock ins Erdgeschoss und im Video 3  sogar vom 18. Stock ins Erdgeschoss.

Video 1 - Personenwaage

Steht man in einem Fahrtstuhl auf einer Personenwaage, ändert sich das angezeigte Gewicht in Abhängigkeit des Bewegungszustandes des Fahrstuhls. Abbildung 1 zeigt diese Gewichtsveränderung. Sie wurde aus den Einzelbildern des Videos erstellt und zeigt Datenpunkte alle 0,2s.

Auswertung Personenwaage


Abbildung 1 - Gewichtsveränderung beim Fahrstuhlfahren.
F
G ist das Gewicht der Person und Fg die gravitative Anziehungskraft zwischen Person und Erde.


Für Smartphones und Tablets sind zahlreiche Apps verfügbar, mit denen die Werte der Beschleunigungssensoren mobiler Endgeräte ausgelesen und graphisch dargestellen werden können. Die Videos 2, 3 und 4 zeigen eine kleine Auswahl kostenloser Apps. Abbildung 2 zeigt den Verlauf der Gewichtskraft (geteilt durch die Masse des Probekörpers, in Vielfachen der Erdbeschleunigung) bei einer Fahrt abwärts von 18. Stock ins Erdgeschoss und Abbildung 3 zeigt den Verlauf der Gewichtskraft (geteilt durch die Masse des Probekörpers, in ms-2) bei einer Fahrt abwärts von 8. Stock ins Erdgeschoss.

Video 2 - Digitaler Beschleunigungsmesser 1

Video 3 - Digitaler Beschleunigungsmesser 2

Video 4 - Digitaler Beschleunigungsmesser 3

Fahrstuhlfahrt_SL_abwärts - 2_Diagramm

 

Fahrstuhlfahrt_SK_abwärts_zusammengesetz

 
 Abbildung 2 - Digitaler Beschleunigungsmesser 2,    Abbildung 3 - Digitaler Beschleunigungsmesser 3,
(1) in Ruhe, (2) beim Anfahren, (3) gleichförmige Geschwindigkeit, (4) Abbremsen, (5) in Ruhe   (1) in Ruhe - Anfahren, (2) Anfahren - gleichförmige Geschwindigkeit,
(3) gleichförmige Geschwindigkeit - Abbremsen, (4) Abbremsen - in Ruhe


Video 5 - Federkraftmesser

Der Federkraftmesser zeigt das Gewicht des angehängten Massestücks an. Auch dieses ändert sich während den einzelnen Phasen der Fahrstuhlfahrt. Selbstverständlich bleibt die Masse des Körpers während der Fahrt unverändert.