Letzte Aktualisierung: 13. November 2024

Galileis Gesetz der fallenden Körper

Galilei, Experiment über den Fall von Körpern

Beschreibung des Bildes: Darstellung von Galileo, der Experimente durchführt, um den Fall von Körpern zu untersuchen. Bildquelle:astronoo.com

Vor Galilei

Vor Galilei wurde die Wissenschaft weitgehend von philosophischen und theologischen Ansätzen dominiert. Wissenschaftliches Denken basierte oft auf apriorischen Überlegungen und logischen Spekulationen, wie etwa denen des antiken Griechenlands (Pythagoras(580-495 v. Chr.),Plato(428-348 v. Chr.),Aristoteles(384-322 v. Chr.) zum Beispiel). Es gab keine systematische Methode, Hypothesen durch Beobachtung und Experimente zu testen.

Vor Galilei basierte die vorherrschende Sicht auf den Fall von Körpern auf den Ideen des Aristoteles. Ihm zufolge fielen schwere Gegenstände schneller als leichte Gegenstände. Aristoteles postulierte, dass die Geschwindigkeit, mit der Körper fielen, proportional zu ihrem Gewicht sei, und er glaubte auch, dass die Geschwindigkeit, mit der Körper fielen, von ihrer Natur abhänge (zum Beispiel fielen Steine schneller als Federn).

Mit Galileo

Bei Galileo (1564–1642) basierte der Ansatz der wissenschaftlichen Forschung auf Experimenten, Beobachtungen, Quantifizierungen und mathematischen Analysen, allesamt Schlüsselelemente der wissenschaftlichen Methode, wie wir sie heute kennen.

Das Gesetz der fallenden Körper, das 1604 vom italienischen Mathematiker, Geometer, Physiker und Astronomen formuliert wurde, stellt einen grundlegenden Schritt zum Verständnis der Bewegung von Objekten unter der Wirkung der Schwerkraft dar. Im Gegensatz zur aristotelischen Auffassung, die besagte, dass schwerere Körper schneller fielen als leichte Körper, zeigte Galilei durch seine Experimente, dass alle Körper unabhängig von ihrer Masse mit der gleichen Geschwindigkeit fallen.

Galilei bezweifelte die Ideen des Aristoteles

Galilei beobachtete, wie viele andere Wissenschaftler seiner Zeit, alltägliche Phänomene, war aber der Erste, der sie systematisch und experimentell hinterfragte. Galileo bemerkte, dass Objekte mit unterschiedlichem Gewicht (z. B. Steine unterschiedlicher Größe) im Gegensatz zu den Aussagen von Aristoteles mit ähnlicher Geschwindigkeit zu fallen schienen. Dies passte nicht zur Theorie, dass schwere Gegenstände schneller fielen als leichte.

Galileis Experimente

Galileo nutzte eine geneigte Rampe, um den Fall von Objekten zu verlangsamen und eine genauere Messung der Zeit zu ermöglichen, die sie für die Reise über eine bestimmte Distanz benötigten. Die Idee bestand darin, die Fallgeschwindigkeit zu verringern, indem man sie über eine längere Distanz verteilte, um so die Messung der Fallzeit zu erleichtern. Mit Glocken wurde markiert, wann die Kugeln bestimmte Positionen auf der Rampe erreichten.

Seine durch seine Beobachtungen bestätigten Ergebnisse zeigten, dass die Beschleunigung eines Körpers im freien Fall konstant ist und weder von seiner Masse noch von seiner Form abhängt.

Eine von Galileos innovativen Ideen bestand darin, zu verstehen, dass die Beschleunigung des Falls auf der Anziehungskraft der Schwerkraft beruht und dass diese Beschleunigung gleichmäßig ist. Damit zeigte er, dass die Distanz, die ein Objekt im freien Fall zurücklegt, proportional zum Quadrat der Fallzeit ist. Das heißt, wenn ein Objekt doppelt so lange fällt, hat es die vierfache Strecke zurückgelegt.

Die Gleichung wurde von Galileo nicht in dieser genauen Form formuliert, woDist die zurückgelegte Strecke,Gist die Erdbeschleunigung undTist die verstrichene Zeit.

$$d = \frac{1}{2} g t^2$$

Er ist jedoch der Urheber der Entdeckung des Zusammenhangs zwischen der Fallzeit und der Entfernung, die ein Objekt unter der Wirkung der Schwerkraft zurücklegt.

Die Auswirkungen des Gesetzes der fallenden Körper

Indem er die Idee ablehnte, dass die Fallgeschwindigkeit von der Masse der Körper abhängt, öffnete er den Weg zu einem genaueren Verständnis der Bewegung von Himmelskörpern und Objekten auf der Erde. Dieses Gesetz war eine der Grundlagen, die später Isaac Newton (1642-1727) bei der Entwicklung seiner Theorie der universellen Gravitation beeinflusste.

Das Gesetz der fallenden Körper ist eines der ersten wissenschaftlichen Experimente, das strenge Methoden zur Messung von Zeit und Entfernung verwendete. Es markierte einen Wendepunkt in der modernen Wissenschaft und führte grundlegende Konzepte ein, die noch immer bei der Erforschung von Bewegung und Schwerkraft verwendet werden.