Die Physik des Galilei

Der freie Fall

Galilei über die Überlegungen des Aristoteles

Nach Aristoteles muss ein schwerer Stein schneller zu Boden fallen als ein leichterer Stein. Die Fallgeschwindigkeit des Steins soll also von der Gewichtskraft abhängig sein. Wenn jetzt aber beide Steine zusammen gebunden werden und zu Boden fallen, dann müsste der leichtere Stein den schweren abbremsen. Die beiden Steine müssten zusammen langsamer fallen als der schwere Stein. Andererseits müssen beide Steine zusammen ein größeres Gewicht haben, als einer von beiden Steinen. Dadurch müssen sie zusammen schneller fallen, als der schwere Stein alleine. Das ist ein Widerspruch, und daher muss diese Aussage falsch sein.

Galileis Fallgesetze

Wird ein Stein nach oben geworfen, so ist die Abwärtsbewegung des Steins eine vertikale Spiegelung zur Aufwärtsbewegung. Ein Stein ist also beim Fall erst ganz langsam und wird dann immer schneller. Galilei nimmt an, dass die Geschwindigkeit proportional in gleichen Zeitabschnitten oder gleichen Wegabschnitten wächst. Die Überlegung, dass die Geschwindigkeit in gleichen Wegabschnitten, um gleiche Beträge wächst, kann er nicht bestätigen. Das heißt also, dass die Geschwindigkeit proportional zu den Zeitabschnitten wachsen muss. Daraus ergibt sich v = a t. Dies bedeutet, wenn ein Körper aus der Ruhelage heraus die Zeit t fällt, hat er am Ende die Geschwindigkeit a t erreicht. Als Durchschnittsgeschwindigkeit vermutet Galilei 1/2 a t, weil der Stein zunächst langsamer fällt, in der zweiten Hälfte des Falls dafür um so schneller. Für den Weg, den der Stein zurücklegt, ergibt sich also s = 1/2 a t t. Das bedeutet, dass der zurückgelegte Wert mit dem Quadrat der Zeit wächst. Das heißt zum Beispiel, dass ein Stein in den ersten drei Sekunden 9-mal so weit gefallen ist, wie in der ersten Sekunde seines Falls.

(Quelle: "Oberstufe Physik / Gesamtband", Cornelsen)

Galilei und Aristoteles über die Bewegung

Beobachtungen	Erklärung des Aristoteles	Erklärung des Galilei
Um sich mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen benötigt man einen ständigen Antrieb.	Bewegung erfordert immer einen Antrieb.	Der Antrieb dient dazu die Reibung zu Überwinden.
Ein antriebloser Wagen kommt nach einiger Zeit zum Stillstand.	Das liegt in der Natur der Bewegung.	Die Bewegung wird durch Reibung verlangsamt.

(Tabelle übernommen aus "Oberstufe Physik / Gesamtband", Cornelsen)

Die Weltbilder

Das geozentrische Weltbild
Das heliozentrische Weltbild

Weitere Links

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Diskurs über Dinge, die auf dem Wasser schwimmen
Die Sonnenflecken