Das Gesetz der Trägheit

Blätter aus dem physikalischen A-B-C-Buche.

I. Das Gesetz der Trägheit.

Kein Körper ist im Stande, aus sich selbst heraus die Bewegung, welche ihm einmal mitgetheilt worden ist, zu verändern oder aufzuheben, ebensowenig wie er vermag, durch sich selbst aus dem Zustande der Ruhe in den der Bewegung überzugehen. Die Materie ist also hierin ganz willenlos und jede Abänderung in der Bewegung eines Körpers müssen wir Ursachen zuschreiben, welche außerhalb desselben liegen. Dieses Gesetz (unter welchem der Physiker also das Unvermögen aller Materie, den Zustand der Bewegung oder der Ruhe selbstständig abändern zu können, versteht) scheint auf den ersten Blick der gemeinen und alltäglichen Erfahrung geradezu entgegen zu sein, denn nach ihm müßte z. B. ein aufgehangenes und in Schwingungen versetztes Pendel ohne ferneren Antrieb bis in alle Ewigkeit fortfahren zu schwingen, und eine auf einer horizontalen Ebene hingerollte Kugel müßte, wofern nur die Ebene sich unendlich ausdehnte, auch bis in’s Unendliche fortrollen; eine Aenderung in der Geschwindigkeit, also ein endliches zu Ruhekommen dürfte niemals eintreten. Das scheint offenbar aller Erfahrung zu widersprechen.

Inzwischen giebt es einige nicht weniger alltägliche und gemeine Erfahrungen, welche, wenn man sie nur richtig zu erklären versteht, mit mathematischer Sicherheit zu dem Gesetz der Trägheit führen. Betrachten wir zunächst einmal die Bewegung auf einer horizontalen Ebene.

Jeder weiß, daß ein auf einer solchen Ebene fortrollender Körper um so länger seine ihm mitgetheilte Bewegung behält, je glatter und ebener die Fläche ist, daß also z. B. ein mit Schnelligkeit dahin fahrender Dampfwagen, nachdem der Dampf abgesperrt worden ist, viel länger noch fortfährt, sich zu bewegen, als ein gleich großer und mit gleicher Schnelligkeit auf einer gepflasterten Straße fahrender Wagen, nachdem die Pferde aufgehört haben, zu ziehen. Das heißt doch nichts anderes als das: je geringer die Hindernisse bei einer Bewegung sind, um so länger dauert sie. Und der daraus zu ziehende Schluß würde kein anderer sein, als daß ein in Bewegung versetzter Körper seine Bewegung bis in alle Ewigkeit unverändert behalten würde, wenn wir im Stande waren, alle Hindernisse zu beseitigen. Eine nicht weniger bekannte Thatsache ist es, daß derjenige, welcher aus einem schnell fahrenden Wagen heraus springt, sobald er den Erdboden mit den Füßen berührt, nach der Seite hingeschleudert wird, nach welcher der Wagen sich bewegt und zwar mit um so größerer Gewalt, je schneller die Bewegung des Wagens war. Diese Erscheinung ist nur dadurch zu erklären, daß der Springende, nachdem seine Füße den Wagen verlassen haben, die Geschwindigkeit desselben noch beibehält. Wer auf dem Verdeck eines schnell fahrenden Schiffes in die Höhe springt, könnte, wenn das Gesetz der Trägheit nicht bestände, Gefahr laufen, daß das Schiff, während er in der Luft schwebte, unter seinen Füßen wegführe und er dann in’s Wasser fiele. Das wird aber nicht geschehen, ebensowenig, als ein auf einem fahrenden Schiff in die Höhe geworfener Stein in’s Wasser fällt; er wird vielmehr wieder auf derselben Stelle niederfallen, wofern er nur vollkommen senkrecht in die Höhe geworfen worden ist. Ebenso müßte ohne das Gesetz der Trägheit alles, was man in der Kajüte fallen läßt, an die Wand fliegen. Es weiß aber Jeder, daß hier ebenfalls alle Körper vollkommen senkrecht fallen. Es müssen also alle Körper, die vom sich bewegenden Schiffe getrennt werden, noch die Bewegung des Schiffes beibehalten. Wer also z. B. mit einer Büchse nach einer am Ufer befindlichen Scheibe schießt, wird dieselbe um so weniger treffen, je schneller das Schiff fährt und je weiter es vom Ufer entfernt ist; denn die aus der Büchse fahrende Kugel hat außer der ihr vom Pulver mitgetheilten Bewegung auch noch die des Schiffes, wird also an der Seite bei der Scheibe vorbeifliegen, nach welcher das Schiff fährt.

Legt das Schiff in einer Secunde zehn Fuß zurück und die Büchsenkugel 2000 Fuß, so wird bei einer Entfernung der Scheibe vom Schiffe von 200 Fuß die Kugel zehn Fuß seitlich von der Scheibe vorbeifahren. Recht deutlich kann man sich von dem in Rede stehenden Gesetze überzeugen, wenn man aus dem Fenster eines recht schnell fahrenden Dampfwagens einen Stein zur Erde fallen läßt; dieser Stein wird nicht nur, während er fällt, ununterbrochen in unserem Gesichtskreis bleiben, also uns senkrecht zu fallen scheinen, sondern auch, wenn er den Erdboden erreicht, nach derselben Seite, nach welcher der Dampfwagen fährt, mit so großer Gewalt fortrollen, daß er gewöhnlich Spuren seines Weges im Erdreich zurückläßt.

Daraus folgt unzweifelhaft, daß der fallende Stein die Bewegung des Dampfwagens beibehält und für einen Beobachter außerhalb desselben nicht senkrecht fallen, sondern sich mit dem Dampfwagen fortbewegen wird. Wenn ein Kunstreiter auf schnell dahin jagendem Pferde Kugeln in die Höhe wirft und wieder auffängt, so bewundern es Viele als eine ganz absonderliche Geschicklichkeit des Mannes, die Kugeln gerade so weit vorwärts zu werfen, daß er sie bei ihrem Herunterfallen wieder fangen kann; denn wenn er das nicht machte, würden ja die Kugeln in seinem Rücken niederfallen. Dem ist aber nicht so, denn nach dem Gesetze der Trägheit fallen die Kugeln schon von selbst an der richtigen Stelle nieder, weil sie die Bewegung des Pferdes, auch nachdem sie aus der Hand geflogen sind, beibehalten; es ist also nur nöthig, daß der Kunstreiter sie senkrecht in die Höhe wirft. Ebenso braucht der Kunstreiter, wenn er auf dem jagenden Pferde über etwas hinwegspringt, nicht vorwärts, sondern nur gerade in die Höhe zu springen.

All diese Thatsachen der alltäglichen Erfahrung beweisen das Gesetz der Trägheit unzweifelhaft. Die Physik bietet Beweise dafür in Menge dar und wir werden später Gelegenheit genug haben, daran zu erinnern.

Vorläufig wollen wir nur zwei Erscheinungen aus diesem Bereiche namhaft machen. Die erste ist die Bewegung der Himmelskörper selbst, welche sich nur erklären läßt, wenn man annimmt, daß die Materien ursprünglich eine Bewegung gehabt haben, die nicht verloren gegangen ist und in Verbindung mit der gegenseitigen Anziehung den ununterbrechenen Kreislauf dieser Körper hervorbringt. Die andere Erscheinung besteht darin, daß kein Körper von unserer Erde, wenn er zeitweilig von ihr getrennt wird und frei im Raume schwebt, sich von ihr entfernen kann, was er doch wegen der doppelten Bewegung der Erde um ihre Achse und um die Sonne müßte, behielte er nicht auch dann noch die im verbundenen Zustande mit der Erde ihm mitgetheilte Bewegung. Verläßt z. B. eine Kanonenkugel die Röhre und hätte sie von da an nur die ihr durch das Pulver mitgetheilte Bewegung, so würde sie in den meisten Fällen mit furchtbarer Geschwindigkeit sich von der Erde entfernen und nie wieder zu ihr zurückkehren. Die atmosphärische Luft, der Unkundige diese Erscheinung gewöhnlich zuschreiben, würde das nicht hindern können. Es behält aber die Kugel auch nach ihrer Lostrennung von der Erde die Richtung und die Geschwindigkeit derselben im Augenblicke der Lostrennung bei und muß der Erde folgen.