Bildbeschreibung: Galilei demonstriert Don Giovanni de Medici das Gesetz der fallenden Körper.
Diese Gleichung besagt, dass die Geschwindigkeit eines frei fallenden Objekts stetig mit einer Rate von 9,81 m/s² zunimmt. Mit anderen Worten: Nach einer Sekunde hat das Objekt eine Geschwindigkeit von 9,81 m/s, nach zwei Sekunden eine Geschwindigkeit von 19,62 m/s und so weiter. Das bedeutet, dass ein schwerer und ein leichter Gegenstand, die gleichzeitig aus derselben Höhe fallen gelassen werden, in jedem Moment ihres Sturzes genau die gleiche Geschwindigkeit haben.
- v ist die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde
- g ist die Erdbeschleunigung in Metern pro Sekunde im Quadrat, die auf der Erde etwa 9,81 m/s² beträgt
- t ist die Zeit in Sekunden
Freier Fall ist die Bewegung eines Objekts im Vakuum, das ausschließlich der Schwerkraft unterliegt.
Die Masse des Objekts kommt in dieser speziellen Gleichung für die Geschwindigkeit des freien Falls nicht vor.
Die Masse hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit eines frei fallenden Objekts in einem gleichmäßigen Gravitationsfeld.
„Wenn in einer bestimmten Zeit ein bestimmtes Gewicht einen bestimmten Raum durchquert, kann ein anderes Gewicht diesen Raum in kürzerer Zeit durchqueren; und die Zeiten werden im umgekehrten Verhältnis zu den Gewichten sein. Wenn beispielsweise die Hälfte des Gewichts in einer bestimmten Zeit eine bestimmte Strecke zurücklegt, legt das Doppelte dieses Gewichts in der Hälfte dieser Zeit dieselbe Strecke zurück.
Aristoteles (384-322 v. Chr.), Abhandlung über den Himmel (Übersetzung von Jules Barthélemy Saint-Hilaire).
Niemand wird dem Wort des Meisters widersprechen und diese Aussage wird fast 2000 Jahre lang erstaunlich falsch bleiben. Tatsächlich sagt Aristoteles, dass die Fallgeschwindigkeit proportional zur Masse ist. Mit anderen Worten: Wenn ein 27 kg schwerer Amboss gleichzeitig mit einem 2,7 g schweren Tischtennisball fällt, fällt der Amboss 10.000 Mal schneller, was wir nicht beobachten!!!
Galilei (1564-1642) hatte eine brillante Idee, das Gesetz vom Fall von Körpern zu überprüfen. Er wird mit der Aussage des Aristoteles mit einer schiefen Ebene experimentieren.
Galileis Gesetz über den freien Fall von Körpern wurde erstmals 1604 aufgestellt. Dieses Gesetz gilt als das erste Gesetz der modernen Physik.
Das Gesetz der fallenden Körper oder das Prinzip der Äquivalenz des freien Falls besagt, dass in einem gleichmäßigen Gravitationsfeld (wie dem in der Nähe der Erdoberfläche) alle Objekte, unabhängig von ihrer Masse, mit der gleichen Geschwindigkeit fallen, sofern die Auswirkungen des Luftwiderstands vernachlässigt werden.
Mit anderen Worten: Wenn Sie zwei verschiedene Objekte gleichzeitig aus derselben Höhe fallen lassen, treffen sie unabhängig von ihrer Masse gleichzeitig auf dem Boden. Der Unterschied in ihrem Gewicht spielt für ihre Fallgeschwindigkeit keine Rolle, obwohl ihre Aufprallkraft auf den Boden aufgrund ihrer unterschiedlichen Masse unterschiedlich ist.
Galilei war der erste, der dieses Gesetz beobachtete und empirisch bewies. Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass sich das moderne Verständnis dieses Gesetzes durch die späteren Arbeiten von Isaac Newton und die von ihm aufgestellte Theorie der Schwerkraft entwickelte. Nach Newtons Gravitationstheorie erfahren alle Objekte eine Gravitationskraft proportional zu ihrer Masse, die berühmte Formel F=m⋅a. Diese Kraft wird jedoch auch durch die Masse des Objekts ausgeglichen, sodass die Erdbeschleunigung (a) für alle Objekte in einem bestimmten Gravitationsfeld gleich ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im Vakuum alle Objekte unabhängig von ihrer Masse frei mit der gleichen Beschleunigung (g) fallen. Die Trägheit hat keinen Einfluss auf die Beschleunigung frei fallender Objekte in einem gleichmäßigen Gravitationsfeld. Alle Objekte, ob leicht oder schwer, unterliegen auf der Erdoberfläche der gleichen Gravitationsbeschleunigung von etwa 9,81 m/s².
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