Galileo wordt beschouwd als een van de grootste astronomen aller tijden. Galileo staat echter ook bekend om de vele wetenschappelijke uitvindingen die hij tijdens zijn leven heeft gedaan.
Deze omvatten zijn beroemde telescoop, maar ook een reeks apparaten die een grote impact zouden hebben op landmeetkunde, het gebruik van artillerie, de ontwikkeling van klokken en meteorologie. Galileo heeft er veel van gemaakt om extra geld te verdienen om zijn gezin te onderhouden. Maar uiteindelijk zouden ze helpen zijn reputatie te versterken als de man die eeuwenoude ideeën uitdaagde en de wetenschappen revolutioneerde.
Hydrostatisch evenwicht:
Geïnspireerd door het verhaal van Archimedes 'en zijn' Eureka'-moment, begon Galileo te onderzoeken hoe juweliers edelmetalen in de lucht wogen, en vervolgens door verplaatsing, om hun soortelijk gewicht te bepalen. In 1586, op 22-jarige leeftijd, theoretiseerde hij over een betere methode, die hij beschreef in een verhandeling getiteld La Bilancetta (of "The Little Balance").
In dit traktaat beschreef hij een nauwkeurige balans voor het wegen van dingen in lucht en water, waarbij het deel van de arm waaraan het contragewicht was opgehangen, was omwikkeld met metaaldraad. De hoeveelheid waarmee het contragewicht bij het wegen in water moest worden verplaatst, kon vervolgens zeer nauwkeurig worden bepaald door het aantal windingen van de draad te tellen. Daarbij kon het aandeel metalen zoals goud tot zilver in het object direct worden afgelezen.
Galileo's pomp:
In 1592 werd Galileo benoemd tot hoogleraar wiskunde aan de Universiteit van Padua en maakte hij regelmatig uitstapjes naar het Arsenal - de binnenhaven waar Venetiaanse schepen werden uitgerust. Het Arsenaal was eeuwenlang een plaats van praktische uitvinding en innovatie geweest, en Galileo maakte van de gelegenheid gebruik om mechanische apparaten in detail te bestuderen.
In 1593 werd hij geraadpleegd over de plaatsing van roeiriemen in galeien en diende hij een rapport in waarin hij de roeispaan als een hefboom behandelde en het water correct het draaipunt maakte. Een jaar later verleende de Venetiaanse Senaat hem een octrooi voor een apparaat voor het verhogen van water dat voor de bediening op één paard vertrouwde. Dit werd de basis van moderne pompen.
Voor sommigen was Galileo's Pomp slechts een verbetering ten opzichte van de Archimedes-schroef, die voor het eerst werd ontwikkeld in de derde eeuw vGT en gepatenteerd in de Venetiaanse Republiek in 1567. Er zijn echter duidelijke aanwijzingen die de uitvinding van Galileo verbinden met Archimedes eerdere en minder geavanceerde ontwerpen.
Slingerklok:
In de 16e eeuw was de natuurkunde van Aristoteles nog steeds de belangrijkste manier om het gedrag van lichamen nabij de aarde te verklaren. Er werd bijvoorbeeld aangenomen dat zware lichamen hun natuurlijke plaats of rust zochten - d.w.z. in het midden van de dingen. Het gevolg was dat er geen middelen waren om het gedrag van slingers te verklaren, waarbij een zwaar lichaam dat aan een touw hing heen en weer zou slingeren en geen rust zou zoeken in het midden.
Galileo had al experimenten uitgevoerd die aantoonden dat zwaardere lichamen niet sneller vielen dan lichtere - een andere overtuiging die strookt met de theorie van Aristoteles. Daarnaast toonde hij ook aan dat objecten in paraboolbogen in de lucht worden geworpen. Op basis hiervan en zijn fascinatie voor de heen en weer gaande beweging van een hangend gewicht, begon hij in 1588 pendels te onderzoeken.
In 1602 legde hij zijn observaties uit in een brief aan een vriend, waarin hij het principe van isochronisme beschreef. Volgens Galileo beweerde dit principe dat de tijd die nodig is om de slinger te slingeren niet is gekoppeld aan de boog van de slinger, maar eerder aan de lengte van de slinger. Galileo vergeleek twee slingers van dezelfde lengte en toonde aan dat ze met dezelfde snelheid zouden slingeren, ondanks dat ze op verschillende lengtes werden getrokken.
Volgens Vincenzo Vivian, een van de tijdgenoten van Galileo, creëerde Galileo in 1641 onder huisarrest een ontwerp voor een slingeruurwerk. Helaas, omdat hij op dat moment blind was, kon hij het niet voltooien voor zijn dood in 1642. Als gevolg hiervan publiceerde Christiaan Huygens ' HorologriumOscillatoriumin 1657 wordt erkend als het eerste geregistreerde voorstel voor een slingeruurwerk.
De sector:
Het kanon, dat voor het eerst in 1325 in Europa werd geïntroduceerd, was tegen de tijd van Galileo een steunpilaar van de oorlog geworden. Gunners zijn geavanceerder en mobieler geworden en hadden instrumenten nodig om hun vuur te coördineren en te berekenen. Als zodanig bedacht en verbeterde Galileo tussen 1595 en 1598 een geometrisch en militair kompas voor gebruik door kanonniers en landmeters.
De kompassen van de bestaande schutter waren gebaseerd op twee armen in een rechte hoek en een cirkelvormige schaal met een loodlijn om hoogtes te bepalen. Ondertussen werden wiskundige kompassen of verdelers, ontwikkeld in deze tijd, ontworpen met verschillende nuttige schalen op hun benen. Galileo combineerde het gebruik van beide instrumenten en ontwierp een kompas of sector met veel nuttige schalen die op de poten waren gegraveerd en die voor verschillende doeleinden konden worden gebruikt.
Naast het bieden van een nieuwe en veiligere manier voor schutters om hun kanonnen nauwkeurig op te tillen, bood het ook een snellere manier om de benodigde hoeveelheid buskruit te berekenen op basis van de grootte en het materiaal van de kanonskogel. Als geometrisch instrument maakte het de constructie mogelijk van elke regelmatige veelhoek, berekening van het gebied van een veelhoek of cirkelsector en een verscheidenheid aan andere berekeningen.
Galileo’s thermometer:
Aan het einde van de 16e eeuw bestonden er voor wetenschappers geen praktische middelen om warmte en temperatuur te meten. Pogingen om dit binnen de Venetiaanse intelligentsia te corrigeren resulteerden in de thermoscoop, een instrument dat voortbouwde op het idee van luchtuitzetting door de aanwezigheid van warmte.
In ca. 1593, Galileo bouwde zijn eigen versie van een thermoscoop die vertrouwde op de uitzetting en samentrekking van lucht in een bol om water in een bevestigde buis te verplaatsen. In de loop van de tijd hebben hij en zijn collega's gewerkt aan het ontwikkelen van een numerieke schaal die de warmte zou meten op basis van de uitzetting van het water in de buis.
En hoewel het nog een eeuw zou duren voordat wetenschappers - zoals Daniel G. Fahrenheit en Anders Celsius - universele temperatuurschalen gingen ontwikkelen die in een dergelijk instrument konden worden gebruikt, was de thermoscoop van Galileo een grote doorbraak. Behalve dat het warmte in de lucht kon meten, leverde het voor het eerst ook kwantitatieve meteorologische informatie op.
Galileo's telescoop:
Hoewel Galileo de telescoop niet uitvond, verbeterde hij ze enorm. In de loop van vele maanden in 1609 onthulde hij meerdere telescoopontwerpen die gezamenlijk bekend zouden worden als Galilean-telescopen. De eerste, die hij bouwde tussen juni en juli 1609, was een drievoudige kijker, die hij in augustus verving door een achtvoudig aangedreven instrument dat hij aan de Venetiaanse Senaat presenteerde.
In oktober of november slaagde hij erin om dit te verbeteren met de creatie van een telescoop met twintig krachten - precies de telescoop die hij gebruikte om de maan te observeren, ontdek de vier satellieten van Jupiter (daarna bekend als de Galileaanse manen), onderscheid de fasen van Venus, en nevelvlekken omzetten in sterren.
Deze ontdekkingen hielpen Galileo om het Copernicaanse model te bevorderen, waarin in wezen werd gesteld dat de zon (en niet de aarde) het centrum van het universum was (ook bekend als heliocentrisme). Hij zou zijn ontwerpen verder verfijnen en uiteindelijk een telescoop maken die objecten met een factor 30 zou kunnen vergroten.
Hoewel deze telescopen naar moderne maatstaven bescheiden waren, waren ze een enorme verbetering ten opzichte van de modellen die in de tijd van Galileo bestonden. Het feit dat hij ze allemaal zelf heeft kunnen construeren, is nog een andere reden waarom ze worden beschouwd als zijn meest indrukwekkende uitvindingen.
Vanwege de instrumenten die hij heeft gemaakt en de ontdekkingen die ze hebben gedaan, wordt Galileo terecht erkend als een van de belangrijkste figuren van de wetenschappelijke revolutie. Zijn vele theoretische bijdragen op het gebied van wiskunde, techniek en natuurkunde daagden ook de aristotelische theorieën uit die eeuwenlang waren geaccepteerd.
Kortom, hij was een van de weinige mensen die - door hun onvermoeibare streven naar wetenschappelijke waarheid - ons begrip van het universum en de fundamentele wetten die het regeren voor altijd veranderden.
Space Magazine heeft artikelen over de telescoop van Galileo en wetenschappers willen het lichaam van Galileo opgraven.
Bekijk voor meer informatie het Galileo-project en Galileo de telescoop en de Laws of Dynamics.
Astronomy Cast heeft een aflevering over het kiezen en gebruiken van een telescoop en hoe je je eigen kunt bouwen.
Bron: NASA
