The zákon volného pádu Galileo Galilei stanoví, že vzdálenost uražená tělem, které se uvolní volně z určité výšky, je úměrná druhé mocnině času potřebného k jejímu projetí.
A protože čas závisí pouze na výšce, všechna těla při pádu ze stejné výšky narazila na zem současně, bez ohledu na jejich hmotnost..
Galileo, jeden z nejskvělejších vědců všech dob, se narodil v italském městě Pisa v roce 1564.
Do té doby, Aristotelian víry o povaze hnutí byly sdíleny většina vědecké komunity. Aristoteles (384–322 př. N. L.) Byl pozoruhodný starořecký myslitel, který svou víru o vědě ztělesnil ve 200 dílech, o nichž se věří, že je napsal během celého svého života..
Pouze 31 z těchto děl přežilo dodnes a v nich řecký filozof vysvětlil svou vizi přírody, která je známá jako Aristotelská fyzika. Jedním z jejích postulátů je následující: když jsou dvě těla shodena ze stejné výšky, nejtěžší vždy dosáhne země jako první..
Galileo podrobil tuto dlouholetou víru zkoušce, a tím zahájil vývoj vědy založené na experimentování, revoluci, která vedla lidstvo k prvním krokům mimo Zemi, a rozšířil známý vesmír na netušenou velikost..
Rejstřík článků
Dnes se učíme, že všechny objekty, bez ohledu na jejich hmotnost, dosáhnou země současně, když spadnou z určité výšky. Je to proto, že všichni bez výjimky se pohybují se stejným zrychlením: gravitačním. Samozřejmě, pokud je zanedbán odpor vzduchu.
Můžeme to zkontrolovat současným pádem a ze stejné výšky těžký a lehký předmět, například kámen a zmačkaný list papíru, a uvidíme, jak se současně dostanou k zemi..
Galileo byl odhodlán otestovat aristotelovské víry pečlivým experimentováním a matematickým vývojem. Legenda tvrdí, že shodil předměty z vrcholu slavné Šikmé věže v Pise a změřil čas, který trvalo každému, než spadl..
Je sporné, že Galileo pro tento účel výslovně vylezl na vrchol věže, protože každopádně přesné měření tak krátké doby - přibližně 3,4 s - s hodinami času nebylo možné..
Říká se však, že při jedné příležitosti Galileo shromáždil mnoho lidí na úpatí věže, aby si sami ověřili, že ve skutečnosti docházelo k zemi současně dvě těla různých hmot..
Italský fyzik však do svých knih zaznamenal další experimenty ke studiu pohybu, a tedy ke zjištění, jak se věci pohybují.
Mezi ně patří ty jednoduché kyvadlo, které spočívá v zavěšení hmoty ze světelného lana a jeho oscilaci, a dokonce i v těch, ve kterých se pokusil změřit rychlost světla (bez úspěchu).
Mezi mnoha Galileovými experimenty byl jeden, ve kterém použil kyvadlo, ke kterému umístil hřebík v nějakém mezilehlém bodě mezi začátkem pohybu a nejnižší polohou..
Tím měl v úmyslu kyvadlo zkrátit, to znamená zkrátit. Jakmile kyvadlo narazí na hřebík, vrátí se do výchozího bodu, což znamená, že rychlost kyvadla závisí pouze na výšce, ze které bylo uvolněno, a nikoli na hmotnosti, která z kyvadla visela..
Tento experiment ho inspiroval k dalšímu, jednomu z nejpozoruhodnějších provedených velkým fyzikem a kterým stanovil principy kinematiky..
Experiment, který vedl Galilei k formulování zákona volného pádu, byl experiment nakloněné roviny, na které nechal olověné koule valit z různých výšek a s různými sklony. Pokusil se také vytlačit koule nahoru a změřit výšku, které dosáhli..
Ukázal tedy, že všechna těla padají se stejným zrychlením, pokud nezasáhne tření. Toto je ideální situace, protože tření nikdy úplně nezmizí. Šikmá rovina z leštěného dřeva je však dobrým přiblížením..
Proč se Galileo rozhodl použít nakloněné letadlo, když chtěl vidět, jak padají těla?
Velmi jednoduché: protože neexistovaly žádné vhodné hodiny pro přesné měření doby pádu. Pak měl skvělý nápad: zpomalit ten pád, „vyhladit“ gravitaci pomocí zařízení.
Galileo provedl následující sekvenci a pro jistotu ji „asi stokrát“ zopakoval, jak uvedl ve své knize Dialogy o dvou nových vědách:
-Vzal letadlo z leštěného dřeva o délce asi 7 m, které si nechal objednat u tesaře, a umístil ho s určitým úhlem sklonu, který nebyl příliš velký.
-Nechal kouli sjíždět z kopce v určité vzdálenosti.
-Měřená doba jízdy.
-Výše uvedené opakoval s rostoucími sklony.
Galileo poznamenal, že bez ohledu na úhel sklonu:
-Rychlost koule se zvyšovala konstantní rychlostí - zrychlením-.
-Ujetá vzdálenost byla úměrná druhé mocnině času.
A dospěl k závěru, že by to stejně platilo, kdyby rampa byla svislá, což rozhodně znamená volný pád..
Pokud d je vzdálenost at je čas, lze Galileovo pozorování v matematické formě shrnout jako:
d ∝ tdva
Dnes víme, že konstanta proporcionality potřebná pro stanovení rovnosti je ½ g, kde g je hodnota gravitačního zrychlení, abychom získali:
d = 1/2 gtdva
Přijatá hodnota g je dnes 9,81 m / sdva.
Galileo nejen nechal koule valit se dolů rovinou, ale také čelil dvěma nakloněným rovinám, aby zjistil, jak daleko nahoře se mohla klouzat koule.
A zjistil, že koule se dokázala zvednout do stejné výšky, ze které začala. Poté se úhel sklonu druhé roviny zmenšoval, jak je znázorněno na obrázku níže, dokud nebyl zcela vodorovný.
Ve všech případech dosáhla koule výšky podobné výchozímu bodu. A když se druhá rovina otočila vodorovně, koule se mohla pohybovat donekonečna, pokud ji tření pomalu nezpomalovalo..
Galileo je považován spolu s Isaacem Newtonem, otcem fyziky. Zde jsou některé z příspěvků vědy z jeho experimentů:
-Koncept zrychlení, zásadní pro studium kinematiky těles, tímto způsobem položil Galileo základy zrychleného pohybu a s ním základy mechaniky, které by Isaac Newton později posílil svými třemi zákony.
-Zdůraznil také důležitost třecí síly, síly, o které Aristoteles nikdy neuvažoval..
-Galileo ukázal, že neustálé působení síly není nutné k udržení pohybu tělesa, protože při absenci tření se koule bude pohybovat neurčitě po povrchu roviny..
Zatím žádné komentáře