Untertitel: In der Tiefe des Alls
Grundgedanken zu dem, was wir heute Trägheitsgesetz nennen, machte sich bereits Galilei. Die Idee dazu kam ihm angeblich, als er im Dom von Pisa einen schwingenden Kronleuchter betrachtete /*(siehe Kap. 14.1, „Big Bang 6„)*/. Ein Pendel schwingt ja - beinahe - auf die Ausgangshöhe zurück! Die Reibung bewirkt, dass es jedes Mal ein winziges Stück weniger ist. Aber mit freiem Auge ist das bei einer Schwingung nicht zu sehen (folgende Abb. /*8.7; siehe auch Kap. 14.1, „Big Bang 6“*/).
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Weil Galilei ein Tüftler war, stellte er dazu Versuche mit Kugeln an. In dieser Abb. kannst du das Prinzip sehen: Die Kugel rollt bis zur Ausgangshöhe zurück (F4). Und dann stellte sich Galilei eine wichtige Frage: Wie weit würde die Kugel im Fall c rollen? Nicht sehr physikalisch formuliert kann man sagen, dass die Kugel immer auf dieselbe Höhe zurück „will„. Weil es rechts aber waagrecht dahingeht, muss sie dazu unendlich weit rollen.
Newton verwendete später diese Erkenntnisse und formulierte das Trägheitsgesetz (1. Newton'sche Grundgesetz): Wenn auf einen Gegenstand keine Kraft wirkt, dann ändert er seine Geschwindigkeit nicht. Ein ruhender Gegenstand bleibt dann also weiter in Ruhe, und ein bewegter fliegt unbeschleunigt weiter.
Am besten wird die Trägheit von im All fliegenden Objekten belegt, weil es dort keine bremsenden Kräfte gibt. Voyager 1 ist das am weitesten entfernte und mit etwa 17 km/s momentan auch schnellste Objekt (Stand 2007), das je von Menschen gebaut wurde. Wenn sie nicht zufällig gegen einen Stern prallt oder von einem schwarzen Loch geschluckt wird (die Chance ist aber extrem gering), dann fliegt sie ohne anzuhalten bis ans Ende der Zeit (F5) - sofern diese jemals ein Ende hat! Und weil sie sich fern von Sternen befindet (der nächsten Stern Proxima Centauri wäre bei ihrem Tempo 80.000 Jahre entfernt), fliegt die Sonde tatsächlich mit immer gleicher Geschwindigkeit. Galilei hätte seine Freude daran!
Zum Thema Trägheit gibt es übrigens einen ganz beliebten Fehler in Science-Fiction-Streifen. Dort brennen die Triebwerke von Raumschiffen pausenlos (Abb. 8.8). Aber schon seit Galilei ist klar: Wenn du mal das gewünschte Tempo hast, dann kannst du die Triebwerke wieder abschalten.
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Auch im Verkehr spielt die Trägheit eine große Rolle. Du weißt was passiert, wenn Bus oder Zug plötzlich bremsen! Im Auto würdest du ohne Sicherheitsgurte aufgrund der Trägheit bei einem Unfall vorne durch die Scheibe fliegen! Also bitte immer gut anschnallen! Gurte und Airbags /*(Abb. 8.9, Seite 74)*/ sind dazu da, um dich vor den Folgen der Trägheit zu schützen.
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Man kann das Trägheitsgesetz mit dem Unabhängigkeitsprinzip verknüpfen. Sieh dir die Konstruktion des horizontalen Wurfs /*in Abb. 7.7*/ an. In vertikaler Richtung beschleunigt der Gegenstand durch die Gravitation. Aber in horizontaler Richtung wirken keine Kräfte. Daher bleibt diese Geschwindigkeitskomponente während des Wurfs erhalten.
Aus diesem Grund fällt auch jeder Gegenstand, den du in einem Flugzeug fallen lässt, exakt senkrecht zu Boden (F6). Und auch beim Sprung im Zug landest du wieder an derselben Stelle. In horizontaler Richtung wirken in beiden Fällen keine Kräfte. Und bedenke: Würde die Münze nicht senkrecht fallen, dann könntest du ja auf diese Art deine Geschwindigkeit feststellen. Unbeschleunigte Bewegungen kann man aber mit keinem Experiment feststellen. Du siehst also, dass das Trägheitsgesetz mit dem Begriffe des Inertialsystems ganz eng verknüpft ist.
- Ein bisschen Relativitätstheorie
