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Heliozentrisches Weltbild

Das heliozentrische Weltbild ist eine Auffassung vom Aufbau des Weltalls, die sich im 16. Jahrhundert herausbildete. Entscheidenden Anteil daran hatte NIKOLAUS KOPERNIKUS (1473-1543), der dieses Weltbild in jahrzehntelanger Arbeit entwickelte. Weitere wichtige Beiträge zur Durchsetzung des heliozentrischen Weltbildes leisteten GALILEO GALILEI (1564-1642) und JOHANNES KEPLER (1571-1630).
Nach diesem Weltbild befindet sich die Sonne im Zentrum unseres Planetensystems. Um die Sonne kreisen die Planeten. Die Sterne befinden sich in einer Fixsternsphäre, die in großer Entfernung das gesamte Planetensystem wie eine Schale umgibt.
Das heliozentrische Weltbild löste das von CLAUDIUS PTOLEMÄUS postulierte geozentrische Weltbild ab, das über 1 500 Jahre lang als das gültige und richtige Weltbild angesehen wurde.

Entwicklung der Zeitmessung

Schon im Altertum wurde mithilfe von Sonnenuhren die Zeit gemessen.
Viele Jahrhunderte lang wurden Wasser- und Sanduhren als Zeitmesser genutzt.
Entscheidende Fortschritte wurden im 16. Und 17. Jahrhundert mit der Konstruktion der ersten mechanischen Uhren (Nürnberger Ei von PETER HENLEIN) und der Nutzung von Pendelschwingungen für Uhren (HUYGENS, HOOKE) erzielt.
1929 wurde die erste Quarzuhr gebaut, 1948 die erste Atomuhr. Bei diesen Uhren tritt in 200 000 Jahren eine Abweichung von weniger als einer Sekunde auf. Über Atomuhren werden auch die Funkuhren gesteuert, die man als Wecker oder Armbanduhren kaufen kann.

John Milton

* 09. Dezember 1608 in London
† 08. November 1674 in London

Das zunächst zehn und schließlich zwölf Bände füllende Epos Paradise Lost war die monumentalste Leistung der englischen Dichtung des 17. Jahrhunderts. Die Bewunderung, die man JOHN MILTON dafür zollte, bestätigte seine Ausnahmestellung. Allein im 18. Jahrhundert erschien das Werk in über 100 Ausgaben und wurde in fast alle europäischen Sprachen übersetzt. Noch im 19. Jahrhundert wirkte es als Inspirationsquelle für Künstler und Literaten und fordert auch heute noch zur intellektuellen Auseinandersetzung heraus.
Der Lebensweg MILTONS war durch die politische Ereignisse seiner Zeit geprägt. MILTON ergriff mit seinen Streitschriften die Partei der gegen Krone und anglikanische Kirche aufbegehrenden Puritaner, die unter der Führung OLIVER CROMWELLS 1649 die Macht errangen. Als entschiedener Verfechter der religiösen und bürgerlichen Freiheit und als Anhänger der Demokratie setzte sich MILTON in seinen Schriften für die Pressefreiheit und sogar für eine Liberalisierung der Ehescheidung ein.

Anders Celsius

* 27. 11. 1701 Uppsala
† 25. 4. 1744 Uppsala
Er war ein schwedischer Astronom und Physiker, entwickelte eine Temperaturskala, die Celsius-Skala, und führte eine Reihe von astronomischen Untersuchungen durch.

Proportionalzirkel

Proportionalzirkel und Proportionalwinkel waren vielseitig einsetzbare Rechengeräte des 17. und 18. Jahrhunderts. Ihre Entwicklung geht maßgeblich auf GALILEO GALILEI und JOBST BÜRGI zurück.
Im Folgenden werden die mathematischen Grundlagen und einfache Rechenbeispiele dargestellt.

Saugpumpe

Handbetriebene Pumpen für Wasser sind meist Saugpumpen. Sie bestehen aus einem Zylinder, in dem sich ein Kolben mit Ventil befindet. Bewegt wird dieser Kolben mit dem Pumpenschwengel. Durch das Hin- und Herbewegen des Kolbens wird Wasser aus einem Brunnen gefördert und strömt durch den Ausfluss.

Evangelista Torricelli

* 15. 10. 1608 Faenza
† 25. 10. 1647 Florenz
Er war ein italienischer Physiker und Mathematiker, der insbesondere durch seine Untersuchungen zum Luftdruck bekannt wurde. Eine Einheit des Luftdruckes, das Torr, wurde nach ihm benannt. In der Mathematik gehört er zu den Wegbereitern der Integralrechnung.

Hyperbolische Funktionen

Mithilfe der e-Funktion lässt sich eine weitere Klasse von Funktionen definieren, die sogenannten hyperbolischen Funktion.
Unter diesen ist eine Funktion besonders hervorzuheben – der Cosinus hyperbolicus. Deren Graph hat die Form einer Kette, wenn man diese an ihren Enden aufhängt. Deshalb wird die entsprechende Kurve auch als Kettenlinie bezeichnet.

Anders Celsius

* 27.11.1701 Uppsala
† 25.04.1744 Uppsala

ANDERS CELSIUS war ein schwedischer Astronom und Wissenschaftler, entwickelte eine Temperaturskala, die Celsius-Skala, und führte eine Reihe von astronomischen Untersuchungen durch.

Kugelvolumen, Herleitung

Zur Herleitung der Formel für das Volumen einer Kugel kann nach einer Idee von GALILEI ein Körper geschaffen werden, der in gleichen Höhen den gleichen Querschnitt wie eine Halbkugel hat. Ein solcher Körper entsteht, wenn man aus einem Kreiszylinder mit dem Grundflächenradius r und der Höhe r einen Kreiskegel mit gleicher Grundfläche und gleicher Höhe herausschneidet.

Das heliozentrische Weltbild

Das heliozentrische Weltbild ist eine Auffassung vom Aufbau des Weltalls, die sich im 16. Jahrhundert herausbildete. Entscheidenden Anteil daran hatte NIKOLAUS KOPERNIKUS (1473–1543), der dieses Weltbild in jahrzehntelanger Arbeit entwickelte. Weitere wichtige Beiträge zur Durchsetzung des heliozentrischen Weltbildes leisteten GALILEO GALILEI (1564–1642) und JOHANNES KEPLER (1571–1630).
Nach diesem Weltbild befindet sich die Sonne im Zentrum unseres Planetensystems. Um die Sonne kreisen die Planeten. Die Sterne befinden sich in einer Fixsternsphäre, die in großer Entfernung das gesamte Planetensystem wie eine Schale umgibt.
Das heliozentrische Weltbild löste das von CLAUDIUS PTOLEMÄUS postulierte geozentrische Weltbild ab, das über 1 500 Jahre lang als das gültige und richtige Weltbild angesehen wurde.

Der rätselhafte Tod des Philosophen René Descartes

* 31.03.1596 in La Haye (Touraine)
† 11.02.1650 in Stockholm

RENÉ DESCARTES hatte mehr Feinde als Freunde. Die neue Art zu denken rief die bisherige Wissenschaft auf den Plan. Die Flucht aus Frankreich führte ihn zu einer Begeisterten: Königin CHRISTINE VON SCHWEDEN. Nach offiziellen Angaben des schwedischen Hofs zufolge ist RENE DESCARTES an einer Lungenentzündung gestorben. Mehr als drei Jahrhunderte lang zweifelte keiner seiner Biografen daran. Doch der Zufall führte zum Schädel des Philosophen, der eine Verschwörung aufdecken helfen könnte.

Fallbeschleunigung oder Ortsfaktor

Die Beschleunigung, die bei einem frei fallenden Körper auftritt, wenn der Luftwiderstand vernachlässigbar klein ist, wird als Fallbeschleunigung g bezeichnet. Ihr mittlerer Wert für die Erdoberfläche beträgt 9,81 m/s².
Die Fallbeschleunigung ist abhängig von dem Ort, an dem man sich befindet. Sie wird deshalb auch als Ortsfaktor bezeichnet. Der Ortsfaktor gibt an, wie groß der Quotient aus der Gewichtskraft eines Körpers und seiner Masse am jeweiligen Ort ist. Es gilt g = 9,81 N/kg.

Freier Fall

Die Fallbewegung eines Körpers aus dem Ruhezustand, die nicht durch den Luftwiderstand behindert wird, nennt man freien Fall.
Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung. Damit gelten für ihn die entsprechenden Gesetze für diese Art von Bewegungen. Die Beschleunigung ist gleich der Fallbeschleunigung g am jeweiligen Ort ist.

Spiegelteleskope

Spiegelteleskope sind Beobachtungsgeräte, bei denen das Licht durch einen optischen Spiegel gesammelt wird. Weitere wichtige Bauteile sind ein oder mehrere Hilfsspiegel und das Okular, die in einem Tubus angeordnet sind. Die wichtigsten Typen von Spiegelteleskopen sind der NEWTON-Spiegel, der SCHMIDT-Spiegel und der CASSEGRAIN-Spiegel. Der größte gegenwärtig genutzte Spiegel, der aus einem Glasstück gefertigt ist, hat einen Durchmesser von 8,2 m.

Das Experiment

Experimentieren ist eine sehr komplexe Tätigkeit, die viele Einzeltätigkeiten umfasst. Experimente werden mit dem Ziel durchgeführt, Zusammenhänge und naturwissenschaftliche Gesetze zu erkennen bzw. theoretische Überlegungen und Voraussagen unter ausgewählten, kontrollierten, wiederholbaren und veränderbaren Bedingungen zu überprüfen. Das Ziel eines Experiments besteht darin, eine Frage an die Natur zu beantworten.

Christoph Scheiner

CHRISTOPH SCHEINER (1575 bis 1650), Jesuitenpater, Mathematiker und Astronom
* 25. Juli 1575 Markt Wald bei Mindelheim
† 18. Juli 1650 Neiße

CHRISTOPH SCHEINER war von 1610 bis 1616 Professor für Mathematik an der Universität in Ingolstadt, er war zudem der berühmteste der dort wirkenden Astronomen. Der gelehrte Jesuit führte astronomische Beobachtungen durch und entwickelte zahlreiche astronomische Geräte. Insbesondere konstruierte er den Pantographen, ein Gerät zum maßstäblichen Übertragen von Vorlagen.

Die Hypothese

Eine Hypothese ist immer dann zu entwickeln, wenn ein Problem vorliegt, dessen Lösungsweg noch unbekannt ist. Das Aufstellen von Hypothesen und daraus abgeleiteten Fragestellungen sowie die Planung von Experimenten zur Beantwortung dieser Fragen setzen ein hohes kreatives Potenzial des Chemikers voraus. Die experimentelle Überprüfung von Hypothesen spielt eine zentrale Rolle im Erkenntnisprozess, sowohl im Chemieunterricht als auch in der chemischen Forschung.

Einfachen Laborsynthesen bekannter Verbindungen, wie Essigsäureethylester, oder qualitativen und quantitativen Analyseverfahren gehen keine hypothetischen Überlegungen voraus.

Physik und Mathematik

Die uns geläufige Art, physikalische Gesetze mathematisch zu formulieren, war vor 400 Jahren noch nicht bekannt. Exakte Naturwissenschaft wurde aber erst durch die Mathematik möglich. Damit eng verbunden ist die Entwicklung der Ansicht über Naturgesetze überhaupt.
Der deutsche Astronom und Mathematiker JOHANNES KEPLER (1571 bis 1630) war einer der ersten Forscher, der Naturgesetze als mathematische Gleichungen dargestellt hat und der fest an die Einfachheit und Harmonie der Natur glaubte. Eine Auffassung, dass die von ihm und anderen entdeckten Gesetze nur zeitbedingte Gültigkeit hätten, war für ihn unannehmbar. Als leidenschaftlicher Realist glaubte er, Gott habe die Welt unter Verwendung bestimmter Grundmuster geschaffen, die es auch im menschlichen Geist geben müsse. Daraus resultierte seine unerschütterliche Überzeugung, dass wir die uns umgebende Welt verstehen können.

Evangelista Torricelli

* 15. Oktober 1608 Faenza bei Florenz
† 25. Oktober 1647 Florenz

EVANGELISTA TORRICELLI benutzte bei der Inhaltsbestimmung von Flächen und Körpern infinitesimale Methoden, wodurch die weitere Entwicklung der Integralrechnung maßgeblich beeinflusst wurde.
In der Physik erlangte TORRICELLI vor allem durch seine Untersuchungen zum Luftdruck und auf dem Gebiet der Hydraulik Bedeutung. Die Maßeinheit Torr ist nach ihm benannt worden.

Die Kettenlinie

Als Kettenlinie bzw. Katenoide (engl. catenary; franz. chainette) wird die Kurve bezeichnet, die durch eine in zwei nicht senkrecht übereinander liegenden Punkten frei aufgehängte Kette gegeben ist. Analytisch ist diese durch die hyperbolische Funktion (Hyperbelfunktion) Cosinus hyperbolicus beschrieben.
Die Drehfläche der Kettenlinie heißt Katenoid (Catenoid).

Galileisches Relativitätsprinzip

Das galileische Relativitätsprinzip trifft eine Aussage über die Gleichwertigkeit von verschiedenen Bezugssystemen in der klassischen Physik, also bei Geschwindigkeiten weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit. Es lautet:
Alle Inertialsysteme sind gleichberechtigt. In ihnen gelten die gleichen physikalischen Gesetze.
Daraus lassen sich Gleichungen ableiten, die es ermöglichen, die räumlichen und zeitlichen Koordinaten eines Punktes von einem Intertialsystem in ein anderes umzurechnen (GALILEI-Transformation).

Raum und Zeit in der klassischen Physik

Auffassungen über Raum und Zeit entwickelten schon die Philosophen der Antike. Entscheidende Schritte wurden mit der Herausbildung der klassischen Mechanik gegangen, insbesondere mit den Arbeiten von ISAAC NEWTON. Er postulierte einen absoluten Raum und eine absolute Zeit. Beide sollten unendlich ausgedehnt sein und unabhängig voneinander existieren. Erst ab Ende des 19. Jahrhunderts wurden diese Auffassungen infrage gestellt und mit der Relativitätstheorie von EINSTEIN neue Auffassungen über Raum und Zeit entwickelt.

Evangelista Torricelli

* 15.10.1608 Faenza
† 25.10.1647 Florenz

Er war ein italienischer Physiker und Mathematiker, der insbesondere durch seine Untersuchungen zum Luftdruck bekannt wurde. Eine Einheit des Luftdruckes, das Torr, wurde nach ihm benannt. In der Mathematik gehört er zu den Wegbereitern der Integralrechnung.

Anders Celsius

* 27.11.1701 Uppsala
† 25.04.1744 Uppsala

Er war ein schwedischer Astronom und Physiker, entwickelte eine Temperaturskala, die Celsius-Skala, und führte eine Reihe von astronomischen Untersuchungen durch.