Galileo Galilei in njegov zakon o prostem padcu

The Zakon o prostem padcu Galileo Galilei ugotovi, da je razdalja, ki jo prevozi telo, ki se prosto sprošča z določene višine, sorazmerna s kvadratom časa, porabljenega za potovanje.

In ker je čas odvisen le od višine, vsa telesa segajo v tla hkrati, ne glede na njihovo maso, ko jih spustijo z iste višine.

Galileo, eden najsvetlejših znanstvenikov vseh časov, se je rodil v italijanskem mestu Pisa leta 1564.

Takrat je aristotelijanska prepričanja o naravi gibanja delila večina znanstvene skupnosti. Aristotel (384-322 a.C.) Bil je izjemen mislec starodavne Grčije, ki je v 200 delih odražal svoja prepričanja o znanosti, za katere verjame, da je pisal skozi vse življenje.

Le 31 teh del je prišlo do danes in v njih je grški filozof razložil svojo vizijo narave, ki je znana kot Aristotelijska fizika. Eden od njegovih postulatov je naslednji: Ko se dva trupla spustita z iste višine, najtežji najprej dosežete tla.

Aristotel je razglasil, da so najtežji predmeti najprej prišli na tla, toda Galileo je pokazal, da ni tako. Vir: Wikimedia Commons.

Galileo je preizkusil to uveljavljeno prepričanje in z njim začel razvoj znanosti, ki temelji na eksperimentiranju, revoluciji, ki je človeštvo pripeljala do prvih korakov zunaj Zemlje, in razširila vesolje, znano na nepričakovano velikost.

[TOC]

Galileovi poskusi

Portret Galileo Galilei

Dandanes nas učijo, da vsi predmeti, ne glede na njihovo maso, dosežejo tla hkrati, ko jih spustijo z določene višine. To je zato, ker se vsi brez izjeme premikajo z enakim pospeškom: gravitacijo. Seveda, dokler je zračna odpornost zaničevana.

Vam lahko služi: toplotna dilatacija

Vidimo, da pada istočasno in z iste višine težki in lahek predmet, na primer kamen in list nagubanega papirja, in videli bomo, kako hkrati dosežejo tla.

Ko predmeti nimajo trenja zraka hkrati

Galileo v Torre de Pisa

Galileo je bil odločen, da bo s skrbnim eksperimentiranjem in matematičnim razvojem preizkusil aristotelovska prepričanja. Legenda potrjuje, da je spustila predmete z vrha znamenitega stolpa, nagnjenega k Pisi.

Vprašljivo je, da se je Galileo v ta namen izrecno naložil na vrh stolpa, saj v vsakem primeru natančno merjenje tako kratkega časa -v primerjavi s 3.4 s- s časi tega ni bilo mogoče.

Toda pravi se, da je Galileo ob neki priložnosti združil veliko ljudi ob vznožju stolpa, da bi preverili, ali so v resnici dva različna telesa množic dosegla tla hkrati.

Vendar italijanski fizik v svojih knjigah zabeleži iz drugih poskusov, da preuči gibanje in tako ugotovi, kako se stvari premikajo.

Med njimi so tisti preprostega nihala, ki je sestavljen iz obešenja mase lahke vrvi in ​​puščanja nihanja in celo nekaterih, v katerih je poskušal izmeriti hitrost svetlobe (brez uspeha).

Okrnjeni nihalo

Med številnimi poskusi Galileo je bil tisti, v katerem je uporabil nihalo, na katerega je postavil strok na neki vmesni točki med začetkom gibanja in najnižjim položajem.

S tem je nameraval Truncar nihalo, to je, skrajšajte. Ko nihalo doseže žebelj, se vrne v začetno točko, kar pomeni, da je hitrost nihala odvisna le od višine, od katere je bila sproščena, in ne od mase, ki je visila z nihala.

Ta eksperiment je navdihnil naslednjega, enega najpomembnejših, ki ga je naredil velik fizik in skozi katerega je vzpostavil načela kinematike.

Lahko vam služi: stisljivost: trdne snovi, tekočine, plini, primeri

Poskusi z nagnjeno ravnino

Eksperiment, ki je Galileo pripeljal do formulacije zakona prostega padca, je bil zakon naklonjen, na kateri je pustil, da vodijo sfere z različnih višin in z različnimi nagnjenji. Prav tako se je izkazal.

Tako je pokazal, da vsa telesa padejo z enakim pospeškom, dokler trenje ne posreduje. To je idealna situacija, saj trenje nikoli popolnoma ne izgine. Vendar pa nagnjena polirana lesna letala predstavlja dober pristop.

Zakaj se je Galileo odločil, da bo uporabil nagnjeno letalo, če je tisto, kar je želel, videti, kako padajo trupla?

Zelo preprosto: ker ni bilo ustreznih ur za natančno merjenje časa padca. Potem je imel sijajen pojav: da bi to padel počasneje, "mehčal" gravitacijo skozi napravo.

Koraki poskusa

Galileo je izvedel naslednje zaporedje in ga ponovil "približno stokrat", da se prepriča, je dejal v svoji knjigi Dialogi o dveh novih znanosti:

-Vzel je potegnjeno leseno letalo približno 7 m, ki je naročil miza.

-Spustil je kroglo na določeni razdalji navzdol.

-Izmeril sem čas potovanja.

-Ponovili zgoraj s povečanjem naklonov.

Galileo opažanja

Galileo je opazil, da, ne glede na kot naklona:

-Hitrost krogle se je s konstantno hitrostjo povečala-.

-Prevožena razdalja je bila sorazmerna s kvadratom uporabljenega časa.

In ugotovil je, da se bo to tudi izpolnilo, če bi bila rampa navpična, kar zagotovo pomeni prost padec.

Formula

Če je D razdalja in je T čas, je Galileovo opazovanje v matematični obliki mogoče povzeti v:

d ∝ t²

Danes vemo, da je konstanta sorazmernosti, ki je potrebna za vzpostavitev enakosti, ½ g, kjer je g vrednost pospeška gravitacije, da dobimo:

Vam lahko služi: Bravais Networks: koncept, značilnosti, primeri, vaje

D = ½ gt²

Vrednost G, ki je bila sprejeta danes, je 9.81 m/s².

Dve nagnjeni ravnini

Galileo ni samo pustil kroglic navzdol po ravnini, soočil se je tudi z dvema nagnjenima ravninoma, da bi videl, kako daleč je bila sfera, ki je ostala za drsenje.

In ugotovil je, da se je sfera uspela povzpeti na isto višino, od katere je zapustil. Nato se je kot naklona ozadja zmanjšal, kot je prikazano na spodnji sliki, dokler ni bil popolnoma vodoraven.

Če trenja ni, se sfera premakne v nedogled. Vir: Wikimedia Commons.

V vseh primerih je sfera dosegla višino, podobno odhoda. In ko je ozadje postalo vodoravno, se je sfera lahko premikala v nedogled, razen če ga trenje počasi ni ustavilo.

Prispevki Galileovih poskusov

GALILEO velja, skupaj z Isaac Newtonom, očetom fizike. To je nekaj prispevkov za znanost iz njihovih eksperimentov:

-Koncept pospeška, ki je temeljni pri preučevanju kinematike teles, na ta način je Galileo postavil temelje pospešenega gibanja, in z njim mehaniko, ki bi kasneje okrepil Isaaca Newtona s svojimi tremi zakoni.

-Izpostavil je tudi pomen sile trenja, sile, ki je Aristotel ni nikoli upošteval.

-Galileo je pokazal, da neprekinjeno delovanje sile za ohranjanje gibanja telesa ni potrebno, saj se krogla, če ni trenja.

Reference

1. Álvarez, J. L. Pojav padca trupel. Mehiška revija za fiziko. Okreval od: scielo.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna fizikalna znanost. 5. Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, l. 2010. Fizika: konceptualni pogled na svet. 7. Izdaja. Cengage.
4. Meléndez, r. 2020. Eksperiment, ki ga je naredil Galileo. Okrevano od: Elbierzodigital.com.
5. Pérez, J. 2015. Poskusi z nagnjenimi kroglicami in načrti. Pridobljeno iz: Culturacienta.com.
6. Ponce, c. 2016. Galileo Galilei in njegov zakon o prostem padcu. Okrevano od: bestiariatopologico.Blogspot.com.