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Der freie Fall - ein geschichtlicher Rückblick

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Aristoteles (384 bis 322 v.Chr.)
Galileo Galilei (1564 - 1642)
Isaac Newton (1643 - 1727)
   
Aristoteles
Aristoteles wurde in Stagira als Sohn eines makedonischen Leibarztes geboren. Mit 17 Jahren trat in Platons Akedemie ein und gehörte 20 Jahre dazu.
Im Jahre 343 wurde er zum Lehrer des damals 13 jährigen, späteren "Alexander des Großen" berufen. 335 kehrte er nach Athen zurück, musste aber 323 Athen erneut verlassen, da wegen Gottlosigkeit angeklagt wurde.
Er floh nach Chalkis und starb dort mit 63 Jahren.
  Aristoteles entwarf ein hierarchich geordnetes Bild von der Natur:

Die Welt reicht vom unbewegten Beweger über die unvergänglichen Himmelskörper bis zur Welt der Bewegung und der Vergänglichkeit. Die Welt ist unendlich in der Zeit aber in einem endlichen Raum.
Die Sonne, der Mond, die Planeten und die Sterne bewegen sich in kreisförmigen Umlaufbahnen um die Erde. Die kreisförmige Bewegung ist die vollkommenste.
Die Erde ist eine Kugel und keine Scheibe und liegt ruhend im Mittelpunkt.
Die Natur besteht aus den vier Elementen Erde, Wasser, Feuer und Luft. Diese "Qualitäten" können sich mischen und Verbindungen eingehen.
Alle Elemente haben einen "natürlichen" Ort. Der von Wasser und Erde ist unten, von Feuer und Luft oben.
Jedes Ding strebt nach seinem natürlichen Ort. Körper fallen auf die Erde, weil dies ihr natürlicher Ort ist.
     
Galileo Galilei
Galilei studiert zunächst Philosophie und Medizin, später dann Mathematik und wird Professor für Mathematik.
1615 verurteilen die kirchlichen Behörden die Lehre des Kopernikus und Galilei wird ermahnt, diese Lehre nicht mehr zu vertreten. Später wird er wegen seines 1624 verfassten Dialoges über die beiden hauptsächlichsten Weltsysteme, das ptolemäische und das kopernikanische auch "verhaftet" und gefoltert, und ...


(Bild: nachgestelltes Labor
von Galilei).
 
     
Fallversuche nach Galilei -
durch diese Versuche ist er bekannt geworden
 

Körper fallen weil sie ihrem natürlichen Ort zustreben, so begründete Aristoteles das Fallen von Körpern. Dieses WARUM stellte Galilei nun zurück und wendete sich der Frage nach dem WIE zu. Dazu verlangsamte er die Fallbewegung und ließ eine Kugel auf einer hochpolierten, schiefen Ebene ablaufen.

     
Galilei führt mit seinen
Fallversuchen auch eine

neue Methode der Erkenntnisgewinnung ein
:

Er stellt nicht mehr die Frage nach dem WARUM der Fall-Bewegung, sondern fragt nach dem WIE der Bewegung.
 
     
    Dann bestimmte Galilei immer wieder die (Roll-) Wege, die zu gleichen Zeitabschnitten gehören.
Er maß z.B. die Wege nach 0,1s; nach 0,1s+0,1s; nach 0,1s+0,1s+0,1s usw. Aus diesen jeweiligen Messreihen bildete er sodann das arithmetische Mittel.
Auf dieser Grundlage entdeckte er, dass die Wegstrecken, die eine Kugel in gleichen Zeitabschnitten zurücklegt, sich wie die Reihe der ungeraden Zahlen 1, 1+ 3, 1+3+5, ... verhalten.
     
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Newton
Newton wurde am 1642 in Woolsthorpe geboren.
1668 wurde Master of Arts und ein Jahr später, mit 27 Jahren, wurde er Mathematikprofessor in Cambridge. Hier entstanden u.a. seine grundlegenden Arbeiten über die Gravitation.
1687 erschien seine "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" in drei Bänden. 1705 wurde Newton in den Adelsstand erhoben. Er starb am 20.3.1727 in London und wurde in einem Staatsbegräbnis in der Westminster Abbey beigesetzt.
  Newtons naturphilosophische Erkenntnis ist in seinem umfassenden Gravitationsgesetz formuliert. Er bewieß mathematisch, dass aus dem Gravitationsgesetz die Keplerschen Gesetze folgen und umgekehrt. Der legendäre "Apfel" fällt also nach denselben Gesetzen auf die Erde, wie sich in unserem Plantetensystem die Erde und die Planeten um die Sonne drehen.
Nicht mehr die Kreisbewegung ist die Urform der Bewegung, wie Aristoteles und auch noch Kopernikus formulierten, sondern die gleichförmige geradlinige Bewegung. Die Kreisbahn ist ein Sonderfall, der durch Einwirkung einer Kraft entsteht.

siehe hierzu auch: Kraft und Arbeit

Newton schreibt in seiner "Principia": "Ich habe bisher die Erscheinungen der Himmelskörper und die Bewegungen des Meeres durch die Kraft der Schwere erklärt, aber ich habe nirgends den Grund der letzteren angegeben. Diese Kraft rührt von irgend einer Ursache her, welche bis zum Mittelpunkte der Sonne und der Planeten dringt, ohne irgend etwas von ihrer Wirksamkeit zu verlieren."

Für Newton existieren ein absoluter, leerer Raum sowie eine absolute Zeit. Und: Raum und Zeit sind unabhängig voneinander. (Erst etwa 200 Jahre später, solange waren Newtons Erkenntnisse gültig, formuliert Einstein, dass Raum und Zeit relative Größen sind).
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