FAU-Proseminar: Die Copernicanische Wende � Ein Motiv zur Entstehung der neuzeitlichen Naturwissenschaft, 13. Sitzung, Do 26.01.12, Pierre Leich _________________________________________________________________

Galileis Mechanik

Im Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, Tolemaico e Copernicano von 1632 formulierte Galilei ein Beharrungsprinzip für Kugeloberflächen. Die Bewegung eines Körpers entlang einer unbegrenzten horizontalen Ebene nennt er gleichförmig

und unaufhörlich. Er erkennt die Trägheit als Eigenschaft der Materie, seine Träg-heitsbahnen bleiben jedoch kreisförmig. Galilei hielt die Kreisbewegung wegen ihrer

symmetrischen Form für eine natürliche Bewegung, d.h. Körper können ihr kräftefrei

folgen.

Ein Gedankenexperiment, das der Widerlegung der aristotelischen Behauptung galt, wonach Körper um so schneller fallen je schwerer sie sind, war schon 1563 von

Giovanni Battista Benedetti angestellt worden. Denkt man sich ein Zwillingspaar von Körpern gleicher Größe und gleicher stofflicher Beschaffenheit und lässt es einmal

durch eine gewichtslose Kette miteinander verbunden fallen und einmal ohne eine solche Verbindung, so ist nicht einzusehen, warum die Körper in beiden Fällen nicht

nach gleicher Zeit die gleiche Strecke zurückgelegt haben sollten.

Angesichts dessen kam Galilei zu der Überzeugung, dass, wenn man den

Widerstand der Luft ganz aufheben würde, alle Körper gleich schnell fielen.

Nun befasste er sich mit der Art des Falls. Nachdem Galilei zunächst der Meinung

war, dass das Holz am Anfang seiner Bewegung schneller abwärts getragen wird als

das Blei; etwas später jedoch die Bewegung des Bleis dermaßen beschleunigt wird, dass es das Holz hinter sich lässt und ihm, wenn man beide von einem hohen Turm

herabfallen lässt, um eine große Strecke vorangeht, und er später eine

Proportionalität der Geschwindigkeit mit der Strecke favorisiert, findet er um 1609 in Padua die richtige Proportionalität der Geschwindigkeit mit (dem Quadrat) der Zeit.

In den Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno a due nuove scienze, attenenti

alla meccanica et i movimenti locali von 1638 schreibt er am dritten Tag über die

natürlich beschleunigte Bewegung:

Obgleich es durchaus gestattet ist, irgend eine Art der Bewegung beliebig zu ersinnen [�], so haben wir uns dennoch entschlossen, diejenigen Erscheinungen zu betrachten, die bei den frei fallenden Körpern in der Natur vorkommen, und lassen die Definition der beschleunigten Bewegung zusammenfallen mit dem Wesen einer natürlich beschleunigten Bewegung. [�] Gleichförmig oder einförmig beschleunigte Bewegung nenne ich diejenige, die von

Anfang an in gleichen Zeiten gleiche Geschwindigkeitszuwüchse ertheilt.1

Unter Verzicht auf eine ursächliche Erklärung der Erscheinung gelang es Galilei damit die kinematischen Gesetze für eine gleichförmig beschleunigte Bewegung

theoretisch abzuleiten und anschließend für das Rollen von Kugeln in Fallrinnen

experimentell zu bestätigen.

1 Galileo Galilei, Unterredungen und mathematische Demonstrationen über zwei neue

Wissenszweige, die Mechanik und die Fallgesetze betreffend, hg. v. Arthur von Oettingen, Darmstadt 1985, S. 147f.

Unter Benutzung des Superpositionsprinzips, das später seinen Ausdruck in der

Kräfteparallelogrammregel findet, beschreibt Galilei mathematisch die Wurfbewegung als zusammengesetzte Bewegung.