Aristoteles (384–322 v. Chr.) gilt als der bedeutendste Philosoph der Antike. Seine Schriften zur Ethik, zur Logik und zur Metaphysik sind noch heute von Bedeutung. Er gilt auch als Begründer zahlreicher anderer Wissenschaften, etwa der Botanik und der Politologie. Er lebte zur Zeit Alexander des Großen und war dessen Lehrer. Im Mittelalter sprach man von ihm als „Il Philosophus“, „der Philosoph“ und seine Lehren wurden an den europäischen Universitäten gelehrt. Vertrat jemand eine andere Meinung, wurde er der Ketzerei beschuldigt. Für die Physik lieferte Aristoteles ein System, das mit den täglichen Erfahrungen der Menschen durchaus im Einklang stand. Aristoteles behauptete, dass die Erde eine Kugel sei. Von den vier Elementen (Erde, Wasser, Feuer, Luft) bewegen sich die „schweren“ Elemente Erde und Wasser zum Mittelpunkt der Erde, die „leichten“ Elemente Feuer und Luft bewegen sich von der Erde fort und steigen auf. Die Erde ist aus aristotelischer Sicht der Mittelpunkt des Universums. Sie ist von acht konzentrischen Kugeln, den Sphären, umgeben. Auf den Sphären bewegen sich die sichtbaren Himmelskörper Mond, Sonne, die fünf mit freiem Auge sichtbaren Planeten und die Fixsterne. Wir sehen die Himmelskörper auf- und untergehen. Er schloss daraus, dass sich die Sphären einmal täglich um eine Achse drehen. Ein „erster Beweger“ meinte er, habe diese Bewegung verursacht. Zwischen den Himmelskörpern befände sich der „Äther“, ein durchsichtiger Stoff (das fünfte Element). Die Bewegungen auf der Erde werden nach Aristoteles durch Kräfte verursacht. Sobald keine Kraft mehr auf einen Körper wirkt, bleibt dieser stehen. Dies entspricht durchaus der Beobachtung: Ein von einem Pferd gezogener Wagen bleibt am holprigen Weg stehen, sobald das Pferd den Wagen nicht mehr zieht! Die Physik Galileis (35.1) geht über die unmittelbare Anschauung hinaus. Galilei erfand das Experiment: Er fragte, was geschehen würde, wenn die Reibung möglichst gering wäre. Er verbesserte die Himmelsbeobachtungen, indem er ein Fernrohr benutzte. Galilei unterstützte seine Theorien mit Gedankenexperimenten und führte schließlich die Mathematik als physikalische Methode ein, um damit Voraussagen machen zu können. Aristotelische Physik Das Relativitätsprinzip Du sitzt in einem Flugzeug. Es fliegt mit gleichbleibender Geschwindigkeit geradeaus. Im Inneren der Maschine sind die Vorhänge geschlossen. Bei ruhigem Flug merkt man nur am Geräusch der Maschine, dass sich diese bewegt. Alle Bewegungen im Flugzeug verlaufen genauso wie auf der Erde: Man kann sich ein Glas Wasser einschenken und im Flugzeug umhergehen. Es gibt keine Beobachtung und kein Experiment, aus dem man ohne Blick nach außen auf die Geschwindigkeit des Flugzeugs schließen könnte (35.2). Hingegen können sowohl ein Beobachter am Erdboden, als auch ein Passagier mit Blick nach außen, die gegenseitige relative Bewegung feststellen. D. h. der Mensch am Boden wird sagen: Das Flugzeug bewegt sich relativ zu mir am Himmel mit konstanter Geschwindigkeit. Relativitätsprinzip In Systemen, die sich geradlinig gleichförmig bewegen (→ v = const.), können nur Relativbewegungen festgestellt werden. In solchen Systemen laufen alle physikalischen Vorgänge in gleicher Weise ab. Inertialsysteme Systeme, in denen das Trägheitsgesetz gilt, heißen Inertialsysteme (lat. inertia, bedeutet Trägheit). Inertialsysteme sind unbeschleunigt, d. h. sie sind relativ zu anderen Inertialsystemen in Ruhe oder bewegen sich gegeneinander mit konstanter Geschwindigkeit. Ein derartiges System gibt es in der Realität nicht, es ist ein Modell und beschreibt die Vorgänge näherungsweise. Letztlich beschreiben wir die Bewegungen relativ zum Fixsternhimmel, obwohl auch dieser relativ zum gesamten Universum kein ideales Bezugssystem ist. Auch die Erde ist kein Inertialsystem, denn sie dreht sich um ihre eigene Achse und umkreist die Sonne. Für viele Experimente genügt der Bezug zur Erdoberfläche. In diesen Fällen wird die Rotationsbewegung der Erde vernachlässigt, und die Erde kann als Inertialsystem angesehen werden. Inertialsysteme sind Systeme, in denen das Trägheitsgesetz gilt. 35.1 Galileo Galilei (geb. 1564 in Pisa, gest. 1642 bei Florenz). Galilei gilt als Begründer der Physik und ihrer Methode. Sein Kampf für das heliozentrische Weltsystem und gegen die Lehrmeinung der katholischen Kirche ist Thema zahlreicher Romane und Theaterstücke. Konnte Galilei seine Theorie beweisen? 35.2 In einem ruhig dahinfahrenden Zug merkt man an der Veränderung der Landschaft, dass sich der Zug bewegt. Ohne Blick nach außen merkt man die Bewegung des Zuges nur, wenn er schneller oder langsamer wird oder in eine Kurve fährt. 35 Mechanik I 1 Die Newton’schen Gesetze Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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