Galileo Galilei og hans frie falllov

De Fri falllov av Galileo Galilei slår fast at avstanden som reiseres av et legeme som fritt frigjøres fra en vis.

Og siden tiden bare avhenger av høyden, når alle kropper bakken samtidig, uavhengig av massen deres, når de slippes fra samme høyde.

Galileo, en av de lyseste forskerne gjennom tidene, ble født i den italienske byen Pisa i 1564.

På den tiden ble aristoteliske oppfatninger om bevegelsens natur delt av det meste av det vitenskapelige samfunnet. Aristoteles (384-322 a.C.) Han var en bemerkelsesverdig tenker på det gamle Hellas, som hadde reflektert sin tro om vitenskap i de 200 verkene som han mener han skrev gjennom hele livet.

Bare 31 av disse verkene kom til i dag, og i dem forklarte den greske filosofen hans visjon om naturen, som er kjent som Aristotelian fysikk. En av dens postulater er som følger: Når to kropper blir droppet fra samme høyde, når den tyngste alltid bakken først.

Aristoteles proklamerte at de tyngste gjenstandene kom til bakken først, men Galileo viste at det ikke er slik. Kilde: Wikimedia Commons.

Galileo testet denne forankrede troen, og med den begynte utviklingen av vitenskap basert på eksperimentering, en revolusjon som førte til at menneskeheten tok sine første skritt utenfor jorden, og utvidet universet kjent til en intetanende størrelse.

[TOC]

Galileos eksperimenter

Galileo Galilei portrett

I dag lærer de oss at alle objekter, uavhengig av massen, når bakken samtidig når de slipper dem fra en viss høyde. Dette er fordi alle uten unntak beveger seg med samme akselerasjon: tyngdekraften. Så lenge luftmotstanden blir foraktet.

Kan tjene deg: termisk utvidelse

Vi kan se at det slipper samtidig og fra samme høyde og en tung og en lett gjenstand, for eksempel en stein og et ark rynket papir, og vi vil se hvordan de når bakken samtidig.

Når gjenstander ikke har luftfriksjon samtidig

Galileo i Torre de Pisa

Galileo var fast bestemt på å teste aristotelisk tro gjennom nøye eksperimentering og matematisk utvikling. Legenden bekrefter at den droppet gjenstander fra toppen av det berømte tårnet som er tilbøyelig til Pisa, og målte tiden det tok å falle til hver enkelt.

Det er tvilsomt at Galileo uttrykkelig har lastet opp til toppen av tårnet for dette formålet, siden i alle fall den nøyaktige måling av en så kort tid -tilnærmet 3.4 S- med klokkene fra tiden var det ikke mulig.

Men det sies at Galileo ved en anledning samlet mange mennesker ved foten av tårnet for å bekrefte selv, nådde to forskjellige masser av masser bakken samtidig.

Imidlertid registrerer den italienske fysikeren i bøkene sine fra andre eksperimenter for å studere bevegelsen og dermed finne ut hvordan ting beveger seg.

Blant disse er de av den enkle pendelen, som består av å henge en masse av et lett tau og etterlate det svingt og til og med noen der han prøvde å måle lysets hastighet (uten suksess).

Den avkortede pendelen

Blant de mange Galileo -eksperimentene var en der han brukte en pendel, som han plasserte en fedd på et mellomliggende punkt mellom begynnelsen av bevegelsen og den laveste posisjonen.

Med dette hadde han tenkt å truncar pendelen, det vil si forkorte den. Når pendelen når neglen, returneres den til det første punktet, noe som betyr at hastigheten på pendelen bare avhenger av høyden den ble frigjort, og ikke på massen som hang fra pendelen.

Dette eksperimentet inspirerte den neste, en av de mest bemerkelsesverdige som den store fysikeren laget og som han etablerte prinsippene i kinematikk.

Det kan tjene deg: Komprimerbarhet: Faststoffer, væsker, gasser, eksempler

Eksperimenter med det skrå planet

Eksperimentet som førte Galileo til formuleringen av loven om fritt fall var det av det skrå planet, som han lot bly kuler fra forskjellige høyder og med forskjellige tilbøyeligheter. Han viste seg også å øke kulene for å stige og måle høyden de nådde.

Dermed viste han at alle kropper faller med samme akselerasjon så lenge friksjonen ikke griper inn. Dette er en ideell situasjon, siden friksjon aldri forsvinner helt. Imidlertid utgjør et skrå polert treplan en god tilnærming.

Hvorfor bestemte Galileo seg for å bruke et skrå fly hvis det han ønsket var å se hvordan kroppene falt?

Veldig enkelt: fordi det ikke var noen passende klokker for å måle høsttiden nøyaktig. Da hadde han en strålende forekomst: å gjøre det fallet mer sakte, "mykgjørende" tyngdekraften gjennom en enhet.

Trinn i eksperimentet

Galileo gjennomførte følgende sekvens og gjentok den "omtrent hundre ganger" for å være sikker, sa han i sin bok Dialoger om to nye vitenskaper:

-Han tok et trukket treplan omtrent 7 m langt, som hadde bestilt en snekker, og plasserte den med en viss hellingsvinkel ikke veldig stor.

-Han la ned en sfære i en viss avstand ned.

-Jeg målte reisetiden.

-Gjentok ovennevnte med økende tilbøyeligheter.

Galileo observasjoner

Galileo observerte det, uavhengig av hellingsvinkelen:

-Sfærehastigheten økte med en konstant hastighetsakselerasjon-.

-Den tilbakelagte avstanden var proporsjonal med kvadratet med tiden som ble brukt.

Og han konkluderte med at dette også ville bli oppfylt hvis rampen var vertikal, noe som absolutt utgjør et fritt fall.

Formel

Hvis D er avstanden og T er tid, kan Galileos observasjon, i matematisk form, oppsummeres i:

D ∝ t²

I dag vet vi at proporsjonalitetskonstanten som kreves for å etablere likhet er ½ g, der G er verdien av akselerasjonen av tyngdekraften, for å oppnå:

Kan tjene deg: Bravais nettverk: konsept, egenskaper, eksempler, øvelser

D = ½ gt²

Verdien av G akseptert i dag er 9.81 m/s².

To skrå fly møtte

Galileo la ikke bare kulene nedoverbakke ved flyet, han møtte også to skrå fly for å se hvor langt en sfære som ble igjen å gli.

Og han fant ut at sfæren klarte å klatre til samme høyde som han dro. Da avtok bakgrunnsvinkelen på bakgrunnen, som vist i den nedre figuren, til den var helt horisontal.

Hvis det ikke er noen friksjon, beveger sfæren seg på ubestemt tid. Kilde: Wikimedia Commons.

I alle tilfeller nådde sfæren en høyde som ligner avgangen. Og når bakgrunnen ble horisontalt, kunne sfæren bevege seg på ubestemt tid, med mindre friksjonen sakte stoppet den.

Bidrag fra Galileos eksperimenter

Galileo anses, sammen med Isaac Newton, fysikkens far. Dette er noen av bidragene til vitenskap fra eksperimentene deres:

-Begrepet akselerasjon, grunnleggende i studiet av kroppens kinematics, på denne måten la Galileo grunnlaget for den akselererte bevegelsen, og med den av mekanikk, som senere ville styrke Isaac Newton med sine tre lover.

-Han fremhevet også viktigheten av friksjonskraft, en styrke som Aristoteles aldri hadde vurdert.

-Galileo viste at den kontinuerlige virkningen av en styrke for å opprettholde bevegelsen av et legeme ikke er nødvendig, siden i fravær av friksjon fortsetter å bevege seg på ubestemt tid gjennom overflaten av planet til planet.

Referanser

1. Álvarez, J. L. Fenomenet for kroppens fall. Meksikansk fysikkmagasin. Gjenopprettet fra: Scielo.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konseptuell fysisk vitenskap. 5. plass. Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, l. 2010. Fysikk: Et konseptuelt verdensbilde. 7. Utgave. Cengage.
4. Meléndez, r. 2020. Eksperimentet som Galileo gjorde. Gjenopprettet fra: Elbierzodigital.com.
5. Pérez, J. 2015. Eksperimenter med skrå baller og planer. Hentet fra: Culturacientifica.com.
6. Ponce, c. 2016. Galileo Galilei og hans frie falllov. Gjenopprettet fra: Bestiariatopologico.Blogspot.com.