Galileo Galilei i jego wolne prawo upadające

Wolne prawo jesienne z Galileo Galilei ustala, że ​​odległość przebywająca przez ciało, które jest swobodnie uwalniane z pewnej wysokości, jest proporcjonalna do kwadratu czasu spędzonego na jego podróżowaniu.

A ponieważ czas zależy tylko od wysokości, wszystkie ciała docierają do ziemi w tym samym czasie, niezależnie od ich masy, kiedy są upuszczane z tej samej wysokości.

Galileo, jeden z najzdolniejszych naukowców wszechczasów, urodził się we włoskim mieście Piza w 1564 roku.

W tym czasie arystotelesowskie przekonania o naturze ruchu były podzielone przez większość społeczności naukowej. Arystoteles (384-322 a.C.) Był niezwykłym myślicielem starożytnej Grecji, która odzwierciedlała swoje przekonania o nauce w 200 pracach, które według niego pisał przez całe życie.

Tylko 31 z tych dzieł przyszło do dziś, aw nich grecki filozof wyjaśnił swoją wizję natury, która jest znana jako Fizyka arystotelesowska. Jeden z jego postulatów jest następujący: gdy dwa ciała są upuszczane z tej samej wysokości, najcięższe zawsze dociera do ziemi.

Arystoteles ogłosił, że najcięższe obiekty pojawiły się najpierw na ziemię, ale Galileusz pokazał, że tak nie jest. Źródło: Wikimedia Commons.

Galileusz przetestował to zakorzenione przekonanie, a wraz z nią rozpoczął rozwój nauki oparty na eksperymentach, rewolucji, która doprowadziła ludzkość do podjęcia swoich pierwszych kroków poza Ziemię, i rozszerzyła wszechświat znany o nieoczekiwanym rozmiarze.

[TOC]

Eksperymenty Galileusza

Portret Galileo Galilei

W dzisiejszych czasach uczą nas, że wszystkie przedmioty, niezależnie od ich masy, docierają do ziemi w tym samym czasie, gdy upuszczają je z pewnej wysokości. Jest tak, ponieważ wszyscy bez wyjątku poruszają się z tym samym przyspieszeniem: grawitacja. Oczywiście, dopóki opór powietrza jest pogardzany.

Może ci służyć: rozszerzenie termiczne

Widzimy, że upada jednocześnie i z tej samej wysokości ciężki i lekki obiekt, na przykład kamień i arkusz pomarszczonego papieru, i zobaczymy, jak jednocześnie docierają do ziemi.

Kiedy obiekty nie mają jednocześnie tarcia powietrznego

Galileusz w Torre de Pisa

Galileusz został określony w celu przetestowania przekonań arystotelesowskich poprzez staranne eksperymenty i rozwój matematyczny. Legenda potwierdza, że ​​zrzuciła obiekty ze szczytu słynnej wieży pochylonej w Pizie, mierząc czas, jaki potrzebował na każdego z nich.

Wątpliwe jest, że Galileo wyraźnie przesłał na szczyt wieży w tym celu, ponieważ w każdym razie dokładny pomiar tak krótkiego czasu -około 3.4 S- Z zegarkami czasu nie było to możliwe.

Ale mówi się, że pewnego razu Galileusz zebrał wiele osób u podnóża wieży, aby weryfikować dla siebie, w efekcie dwa różne ciała mas do ziemi dotarły do ​​ziemi.

Jednak włoski fizyk rejestruje w swoich książkach z innych eksperymentów, aby zbadać ruch, a tym samym dowiedzieć się, jak się porusza.

Wśród nich są proste wahadło, które polega na zawieszeniu masy lekkiej liny i pozostawienia jej oscylowanej, a nawet niektórych, w których próbował zmierzyć prędkość światła (bez powodzenia).

Skrócone wahadło

Wśród wielu eksperymentów Galileo był taki, w którym użył wahadła, do którego umieścił goździkę w pewnym punkcie pośredniego między początkiem ruchu a najniższą pozycją.

Z tym zamierzał obcisnąć wahadło, to znaczy, skrócić. Gdy wahadło dotrze do paznokcia, jest on zwrócony do punktu początkowego, co oznacza, że ​​prędkość wahadła zależy tylko od wysokości, z której został zwolniony, a nie od masy zawieszonej z wahadła.

Eksperyment ten zainspirował następny, jeden z najbardziej godnych uwagi, że wielki fizyk wykonał i przez który ustalił zasady kinematyki.

Może ci służyć: ściśliwość: stałe, ciecze, gazy, przykłady

Eksperymenty z nachyloną płaszczyzną

Eksperyment, który doprowadził Galileusza do sformułowania prawa swobodnego upadku, był urzędnik nachylonej płaszczyzny, na której pozwalał kule z różnych wysokości i z różnymi nachyleniami. Okazał się również zwiększać sferę do wzrostu i mierzenia wysokości, którą osiągną,.

W ten sposób wykazał, że wszystkie ciała spadają z tym samym przyspieszeniem, o ile tarcie nie interweniuje. To idealna sytuacja, ponieważ tarcie nigdy nie znika całkowicie. Jednak nachylona wypolerowana płaszczyzna drewniana stanowi dobre podejście.

Dlaczego Galileo postanowił użyć pochyłego samolotu, jeśli chciał zobaczyć, jak upadły ciała?

Bardzo proste: ponieważ nie było odpowiednich zegarków, które dokładnie mierzą czas upadku. Potem miał genialne zdarzenie: aby upadł ten upadek, „zmiękczając” grawitację przez urządzenie.

Kroki eksperymentu

Galileo przeprowadził następującą sekwencję i powtórzył ją „około stu razy”, aby się upewnić, powiedział w swojej książce Dialogi o dwóch nowych naukach:

-Wziął pociągnięty drewniany samolot o długości około 7 m, który zlecił stolarkę, i umieścił go pod pewnym kątem nachylenia niezbyt dużego.

-Zawiódł kulę w pewnej odległości.

-Zmierzyłem czas podróży.

-Powtórzył powyższe z rosnącymi skłonnościami.

Obserwacje Galileo

Galileo zauważył, że niezależnie od kąta nachylenia:

-Prędkość kuli wzrosła przy stałej prędkości -przyspieszaniu-.

-Przebyta odległość była proporcjonalna do kwadratu używanego czasu.

I doszedł do wniosku, że byłoby to również spełnione, gdyby rampa była pionowa, co z pewnością stanowi wolny upadek.

Formuła

Jeśli d jest odległość, a T to czas, obserwację Galileusza w formie matematycznej można podsumować w:

d ∝ t²

Dzisiaj wiemy, że stała proporcjonalności wymagana do ustalenia równości wynosi ½ g, gdzie g jest wartością przyspieszenia grawitacji, aby uzyskać:

Może ci służyć: sieci Bravais: koncepcja, cechy, przykłady, ćwiczenia

D = ½ GT²

Wartość G zaakceptowana dzisiaj wynosi 9.81 m/s².

Dwa skłonne samoloty napotkały

Galileo nie tylko pozwolił kule z dół przez samolot, ale także spotkał się z dwoma skłonnymi samolotami, aby zobaczyć, jak daleko pozostała kula, która pozostała.

I odkrył, że kuli udało się wspiąć na tę samą wysokość, z której odszedł. Wówczas kąt nachylenia tła zmniejszył się, jak pokazano na dolnej figurze, dopóki nie był całkowicie pozioma.

Jeśli nie ma tarcia, kula porusza się w nieskończoność. Źródło: Wikimedia Commons.

We wszystkich przypadkach kula osiągnęła wysokość podobną do odlotu. A kiedy tło stało się poziome, kula mogła poruszać się na czas nieokreślony, chyba że tarcie powoli go zatrzymało.

Wkład eksperymentów Galileusza

Galileusz jest uważany za Izaaka Newtona, ojcem fizyki. Są to niektóre z wkładów w nauki z ich eksperymentów:

-Pojęcie przyspieszenia, fundamentalne w badaniu kinematyki ciał, w ten sposób Galileusz położył fundamenty ruchu przyspieszonego, a wraz z nim mechanicy, które później wzmocniłyby Izaaka Newtona o trzy prawa.

-Podkreślił także znaczenie siły tarcia, siły, której Arystoteles nigdy nie rozważał.

-Galileo wykazał, że ciągłe działanie siły w celu utrzymania ruchu ciała nie jest wymagane, ponieważ przy braku tarcia kula nadal porusza się w nieskończoność przez powierzchnię płaszczyzny płaszczyzny.

Bibliografia

1. Álvarez, J. L. Zjawisko upadku ciał. Meksykański magazyn fizyki. Odzyskany z: Scielo.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna nauka fizyczna. 5. Wyd. osoba.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Fizyka: koncepcyjny pogląd na świat. 7th. Wydanie. Cengage.
4. Meléndez, r. 2020. Eksperyment, jaki wykonał Galileusz. Odzyskane z: elbirzodigital.com.
5. Pérez, J. 2015. Eksperymenty z nachylonymi piłkami i planami. Pobrano z: CultuRacientifica.com.
6. Ponce, c. 2016. Galileo Galilei i jego wolne prawo upadające. Odzyskane z: bestiariatopologico.Blogspot.com.