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Schule > Physik > Mechanik > Referat: Galileo Galilei und die Fallgesetze

Galileo Galilei

-Naturwissenschaftler, Mathematiker + Philosoph gilt als Begründer der modernen Astronomie + der klassischen Physik
Biografie
Geb.: 15.02.1564 in Pisa
1575 zog mit Eltern nach Florenz
für Studium kehrte er 1581 nach Pisa zurück, studierte bis 1585
1589 ernannte man in Pisa, 1592 in Padua zum Professor für Mathematik
leitete in reinem Gedankenexperiment Gesetze des freien Falls her
1600/1601 Geburt seiner Töchter Virginia + Livia, 1606 Sohn Vincenzio
wegen der Erscheinung v. neuem Stern beschäftigte sich 1606 weitgehend mit astronomischen Studien
dafür in Padua entwickelte gebautes Fernrohr weiter, sodass Nachweis der Struktur der Milchstraße + der Mondoberfläche
Januar 1610 Entdeckung d. 4 ersten Jupitermonde („Medicea Sidera“)
Als nach Florenz zurückkehrte Großherzog ernannte f. astron. Forschungen zum 1. Mathematiker + Philosophen im Staate
Aristotelische Philosophie ging von Perfektion + Unveränderlichkeit des Kosmos aus
Weil Galilei immer neue Himmelserscheinungen entdeckte, geriet er frühzeitig in Gegensatz m. Philosophie
Zu Konsequenzen führte seine Erforschung des Sonnensystems
Behauptete, dass Planeten um Sonne kreisten + somit nicht Erde, sondern Sonne Mittelpunkt des Systems sei
Stand in klarem Widerspruch zum Weltbild der Bibel
1616 verurteilte das Gericht diese Lehre als Irrtum + Galilei wurde Verbreitung verboten
hielt sich an Verbot, versuchte aber aristotelischen Physik zu widerlegen (= Unveränderlichkeit des Kosmos)
entstanden seine geistvollsten Schriften, die jedoch verboten wurden
22.06.1633 Verurteilung, die Gefängnisstrafe durch Papst in Verbannung umgewandelt
„Und sie dreht sich doch" soll er kurz nach Verurteilung gemurmelt haben
1634 starb liebste Tochter Virginia, wenig später erblindete er
08.01.1642 mit 77 Jahren wurde er in Arcetri begraben
Katholosche Kirsche braucht mehr als 1 Jhd., um Galileis Theorie anzuerkennen
Erfindungen und Entdeckungen

Neben Entdeckung, dass Erde rund + um Sonne dreht:
Mehrere Erfindungen heute nur in seinen Aufzeichnungen
Zeichnete u.a. Skizzen von Geräten wie Kombination aus Kerze + Spiegel (um Licht durch ganzes Haus leiten zu können), automatischer Tomatenpflücker, Taschenkamm + eine Art Vorläufer des Kugelschreibers
Entwickelte Temperaturmesser, von Fahrenheit verbessert
- Durch Beobachtungen verstand, nach welchen Gesetzen sich Himmelskörper bewegen
Kam mithilfe v. Fernrohr zur Erkenntnis: auf Sonne gab Flecken, Jupiter hatte 4 Monde, oben am Himmel gab es Bewegung + Veränderung
Galilei ahnte, dass am Himmel selben Naturgesetze herrschen wie auf Erde
Galilei: „Wenn man die Bewegung nicht begreift, kann man auch die Natur nicht begreifen“
Deshalb studierte Bewegung fallender Körper
Fallgesetze
freier Fall
wenn Kugel + Feder auf Boden fallen lasse, was als erstes unten?
Woran liegt das?
Ursache für unterschiedlich schnelle Fallbewegung ist Luftwiderstand
Zur Untersuchung von Fallbewegung notwendig, Luftwiderstand gering zu halten, deswegen Metallkugel für Experimente(weil kleiner Luftwiderstand)

Gesetze für freien Fall:
Rollt Kugel schiefe Ebene herunter, so gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Je stärker Neigung der Ebene, umso größer Beschleunigung
Wenn Ebene total senkrecht, fällt Kugel senkrecht nach unten
Also lässt sich sagen, dass Bewegung auch gleichmäßige Beschleunigung ist
Also gilt auch: s=1/2a*t²
Beschleunigung auf Erde fast gleich, beträgt ca. 9,82m/s², für vereinfachte Rechnung: 10m/s²
-> Fallbeschleunigung
Formelzeichen: g (Gravitation – Anziehungskraft der Erde)

Fallbeschleunigung g, für alle Körper im Vakuum gleich groß:
„Im luftleeren Raum fallen alle Körper gleich schnell“
Fallbewegung, die nicht durch Luftwiderstand behindert wird: Freier Fall
würden Elefant + Feder nicht Luftwiderstand unterliegen, würden gleichzeitig auf  Boden antreffen
- Erde besitzt dicke Atmosphäre -> Luftwiderstand für Körper groß
auf Mond Luftwiderstand = Null, deswegen treffen 2 Körper gleichzeitig auf Boden auf
Luft setzt Körpern also Reibungskraft entgegen
Ohne Luftwiderstand gilt: Wie schnell Objekte fallen, hängt nicht von ihrer Masse ab
Also: ohne Reibung alle Körper fallen gleich schnell
-> Geschwindigkeit-zeit-gesetz: v=g*t
-> Weg-zeit-gesetz: s=1/2g*t²

Rechenbeispiele
Ein Stein fällt von einem hohen Turm im freien Fall ohne Luftwiderstand hinunter.a) Wie groß ist die Geschwindigkeit nach zwei Sekunden?b) Wie hoch ist der Turm, wenn der Stein 5 Sekunden fällt?c) Wie lange braucht der Stein, um eine Geschwindigkeit von 30m/s zu erreichen?

Lösung:
v=g*t = 10 m/s²*2s = 20 m/s = 72km/h
s=1/2g*t² = 5m/s²*25s = 125m

t=v/g = 30m/s : 10m/s² = 3s
Die Geschwindigkeit 100 km/h entspricht der Aufprallgeschwindigkeit bei einem freien Fall aus a) 10 m Höhe b) 25 m Höhe c) 40 m Höhe

Lösung:
T=v/g = 27,78m/s : 10 m/s² = 2,78s
S=1/2g*t² = 5m/s²*7,73s² = 38,64m
Überlege: Sind folgende Aussagen richtig?
a) Unter der Beschleunigung a versteht man die Geschwindigkeitsänderung pro Sekunde. 
b) Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung.
c) Im luftleeren Raum fallen alle Körper trotz verschiedener Gewichtskräfte gleich schnell (mit gleicher Fallbeschleunigung g die rund 10 m/s2 beträgt).
Quellen
Physikbuch Sekundarstufe 1 VOLK UND WISSEN
http://www.rasscass.com/templ/te_bio.php?PID=535&RID=1
http://schulen.eduhi.at/riedgym/physik/9/freie_fall/der_freie_fall.htm
http://www.tfh-berlin.de/~s720487/biografie.html

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