De lov om fritt fall av Galileo Galilei fastslår at avstanden som legemet som frigjøres fritt fra en viss høyde, er proporsjonal med kvadratet av tiden det tar å reise det.
Og siden tiden bare avhenger av høyden, treffer alle kropper bakken samtidig, uavhengig av masse, når de faller fra samme høyde..
Galileo, en av de mest strålende forskerne gjennom tidene, ble født i den italienske byen Pisa i 1564.
På den tiden ble aristotelisk tro på bevegelsens natur delt av det meste av det vitenskapelige samfunnet. Aristoteles (384-322 f.Kr.) var en bemerkelsesverdig antikkgresk tenker, som hadde legemliggjort sin tro på vitenskap i de 200 verkene han antas å ha skrevet i hele sitt liv..
Bare 31 av disse verkene overlevde den dag i dag, og i dem forklarte den greske filosofen sin visjon om naturen, som er kjent som Aristotelisk fysikk. Et av postulatene er følgende: Når to kropper blir droppet fra like høyde, når den tyngste alltid bakken først..
Galileo satte denne langvarige troen på prøve og begynte derved utviklingen av vitenskap basert på eksperimentering, en revolusjon som førte til at menneskeheten tok sine første skritt utenfor jorden, og utvidet det kjente universet til en uventet størrelse..
Artikkelindeks
I dag lærer vi oss at alle gjenstander, uavhengig av masse, når bakken samtidig når de slippes fra en viss høyde. Dette er fordi alle uten unntak beveger seg med samme akselerasjon: tyngdekraften. Selvfølgelig, så lenge luftmotstanden er neglisjert.
Vi kan sjekke det ved å slippe samtidig en tung og lett gjenstand fra samme høyde, for eksempel en stein og et krøllete papirark, og vi vil se hvordan de når bakken samtidig..
Galileo var fast bestemt på å teste aristotelisk tro gjennom nøye eksperimentering og matematisk utvikling. Legenden hevder at han kastet gjenstander fra toppen av det berømte skjeve tårnet i Pisa, og måler tiden det tok før hver falt..
Det er tvilsomt at Galileo uttrykkelig klatret til toppen av tårnet for dette formålet, siden det i alle fall ikke var mulig å måle en så kort tid - omtrent 3,4 s - med tidens klokker..
Men det sies at Galileo ved en anledning samlet mange mennesker ved foten av tårnet for å bekrefte at det faktisk var to kropper av forskjellige masser som nådde bakken samtidig..
Imidlertid registrerte den italienske fysikeren i sine bøker andre eksperimenter for å studere bevegelse og dermed finne ut hvordan ting beveger seg.
Blant disse er de med den enkle pendelen, som består av å henge en masse fra et lystau og la den svinge og til og med noen der han prøvde å måle lysets hastighet (uten hell).
Blant Galileos mange eksperimenter var en der han brukte en pendel, som han plasserte en spiker på et mellomliggende punkt mellom begynnelsen av bevegelsen og den laveste posisjonen..
Med dette hadde han til hensikt å kutte pendelen, det vil si å forkorte den. Når pendelen treffer spikeren, returneres den til startpunktet, noe som betyr at pendelens hastighet bare avhenger av høyden den ble frigitt fra, og ikke av massen som hang fra pendelen..
Dette eksperimentet inspirerte ham til det neste, en av de mest bemerkelsesverdige utført av den store fysikeren, og ved hvilken han etablerte prinsippene for kinematikk..
Eksperimentet som fikk Galileo til å formulere loven om fritt fall var det av det skråplanet, der han lot blykuler rulle fra forskjellige høyder og med forskjellige tilbøyeligheter. Han prøvde også å skyve kulene opp og måle høyden de nådde..
Dermed viste han at alle legemer faller med samme akselerasjon så lenge friksjon ikke griper inn. Dette er en ideell situasjon, siden friksjon aldri forsvinner helt. Et skrått plan av polert tre er imidlertid en god tilnærming..
Hvorfor bestemte Galileo seg for å bruke et skråplan hvis han ønsket å se hvordan kroppene falt?
Veldig enkelt: fordi det ikke var noen passende klokker for å måle høsttiden nøyaktig. Da hadde han en strålende ide: sakte ned det høsten, "glatter" tyngdekraften gjennom en enhet.
Galileo utførte den følgende sekvensen og gjentok den ”omtrent hundre ganger” for å være sikker, som han uttalte i sin bok Dialoger om to nye vitenskaper:
-Han tok et plan av polert treverk på ca. 7 m, som han hadde bestilt fra en tømrer, og plasserte det med en viss hellingsvinkel ikke veldig stor.
-Han lot en kule rulle nedoverbakke på en viss avstand.
-Målt reisetid.
-Han gjentok ovenstående med økende tilbøyeligheter.
Galileo observerte at uansett hellingsvinkel:
-Kulehastigheten økte med konstant hastighet - akselerasjonen-.
-Den tilbakelagte avstanden var proporsjonal med kvadratet av tiden som ble brukt.
Og han konkluderte med at dette ville være like sant hvis rampen var loddrett, noe som absolutt utgjør et fritt fall..
Hvis d er avstand og t er tid, kan Galileos observasjon, i matematisk form, oppsummeres som:
d ∝ tto
I dag vet vi at proporsjonalitetskonstanten som kreves for å etablere likhet er ½ g, hvor g er verdien av tyngdekraftens akselerasjon, for å oppnå:
d = ½ gtto
Den aksepterte verdien av g i dag er 9,81 m / sto.
Galileo lot ikke bare kulene rulle nedover flyet, han møtte også to skråplan for å se hvor langt opp en kule som fikk gli.
Og han fant ut at sfæren klarte å stige til samme høyde som den startet fra. Så avtok hellingsvinkelen til det andre planet, som vist i figuren nedenfor, til det var helt vannrett.
I alle tilfeller nådde sfæren en høyde som ligner på startpunktet. Og når det andre planet ble horisontalt, kunne sfæren bevege seg på ubestemt tid, med mindre friksjonen bremset det litt etter litt..
Galileo regnes, sammen med Isaac Newton, faren til fysikk. Dette er noen av bidragene til vitenskapen fra eksperimentene hans:
-Begrepet akselerasjon, grunnleggende i studiet av kroppens kinematikk, la Galileo på denne måten grunnlaget for akselerert bevegelse, og med det mekanikken, som Isaac Newton senere ville styrke med sine tre lover.
-Han understreket også viktigheten av friksjonskraften, en styrke som Aristoteles aldri hadde vurdert..
-Galileo viste at kontinuerlig virkning av en kraft ikke er nødvendig for å opprettholde bevegelsen til et legeme, siden i fravær av friksjon fortsetter sfæren å bevege seg på ubestemt tid langs overflaten av planet..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.