Galileo Galilei a jeho zákon o voľnom páde

Ten Zákon o voľnom páde Galileo Galilei ustanovuje, že vzdialenosť prejdená telom, ktoré je voľne uvoľňované z určitej výšky, je úmerná štvorca času stráveného na jeho cestovanie.

A keďže čas závisí iba od výšky, všetky telá siahajú na zem súčasne, bez ohľadu na ich hmotu, keď sú spadnuté z rovnakej výšky.

Galileo, jeden z najjasnejších vedcov všetkých čias, sa narodil v talianskom meste Pisa v roku 1564.

V tom čase aristotelské presvedčenie o povahe hnutia zdieľa väčšina vedeckej komunity. Aristoteles (384-322 a.C.) Bol pozoruhodným mysliteľom starovekého Grécka, ktorý odrážal jeho vieru o vede v 200 dielach, o ktorých verí, že napísal počas celého svojho života.

Iba 31 z týchto diel prišlo dodnes a v nich grécky filozof vysvetlil svoju víziu prírody, ktorá je známa ako Aristotelská fyzika. Jeden z jeho postulátov je nasledujúci: Keď sú dve telá spadnuté z rovnakej výšky, najťažšie sa vždy dostane na zem.

Aristoteles vyhlásil, že najťažšie objekty sa dostali na zem ako prvé, ale Galileo ukázal, že to tak nie je. Zdroj: Wikimedia Commons.

Galileo testoval túto zakorenenú vieru a s ňou začal rozvoj vedy na základe experimentovania, revolúcie, ktorá viedla ľudstvo k podniknutiu svojich prvých krokov mimo Zeme a rozšírila vesmír známy s netušenou veľkosťou.

[TOC]

Galileo experimenty

Galileo Galilei Portrét

V súčasnosti nás učia, že všetky predmety, bez ohľadu na ich omšu, sa dostanú na zem v rovnakom čase, keď ich spadnú z určitej výšky. Je to preto, že všetci bez výnimky sa pohybujú s rovnakým zrýchlením: gravitáciou. Samozrejme, pokiaľ je opovrhovaný odpor vzduchu.

Môže vám slúžiť: tepelná dilatácia

Vidíme, že to klesá súčasne a z rovnakej výšky ťažký a ľahký predmet, napríklad kameň a list vrásnaného papiera, a uvidíme, ako sa dostanú na zem súčasne.

Ak objekty nemajú súčasne trenie vzduchu

Galileo v Torre de Pisa

Galileo bolo určené na testovanie aristotelských presvedčení prostredníctvom starostlivého experimentovania a matematického vývoja. Legenda potvrdzuje, že vyhodila predmety z vrcholu slávnej veže naklonenej z PISA a merala čas potrebný na spadnutie každému z nich.

Je otázne, že Galileo sa na tento účel výslovne nahral na vrchol veže, pretože v každom prípade presné meranie takého krátkeho času -primerane 3.4 s- s hodinkami času, ktoré nebolo možné.

Hovorí sa však, že pri jednej príležitosti Galileo spojilo veľa ľudí na úpätí veže, aby si overili sami, v skutočnosti sa dve rôzne telá mas dostali na zem súčasne.

Taliansky fyzik však vo svojich knihách zaznamenáva z iných experimentov na štúdium hnutia, a tak zistí, ako sa veci pohybujú.

Medzi nimi patrí jednoduché kyvadlo, ktoré spočíva v zavesení hmotnosti ľahkého lana a necháva ho oscilované a dokonca aj niektoré, v ktorých sa pokúsil zmerať rýchlosť svetla (bez úspechu).

Skrátené kyvadlo

Medzi mnohými experimentmi Galileo bol taký, v ktorom používal kyvadlo, ku ktorému umiestnil klinček v určitom strednom bode medzi začiatkom pohybu a najnižšou polohou.

S tým mal v úmysle skrátiť kyvadlo, to znamená skrátiť ho. Akonáhle kyvadlo dosiahne klinec, vráti sa do počiatočného bodu, čo znamená, že rýchlosť kyvadla závisí iba od výšky, z ktorej bola uvoľnená, a nie od hmoty, ktorá visela z kyvadla.

Tento experiment inšpiroval ďalší, jeden z najvýznamnejších, ktorý urobil veľký fyzik a prostredníctvom ktorého založil princípy kinematiky.

Môže vám slúžiť: stlačiteľnosť: tuhé látky, kvapaliny, plyny, príklady

Experimenty so naklonenou rovinou

Experiment, ktorý viedol Galileo k formulácii zákona o voľnom páde, bol experiment nakloneného lietadla, na ktorom nechal olovo gule z rôznych výšok a s rôznymi sklonmi. Tiež sa ukázal, že zvyšuje gule na stúpanie a meranie výšky, ktorú dosiahli.

Ukázal teda, že všetky telá padajú s rovnakým zrýchlením, pokiaľ trenie nezasiahne. Je to ideálna situácia, pretože trenie nikdy úplne nezmizne. Neskôr leštené leštené drevené lietadlo predstavuje dobrý prístup.

Prečo sa Galileo rozhodol použiť naklonené lietadlo, ak to, čo chcel, bolo vidieť, ako telá padajú?

Veľmi jednoduché: pretože neexistovali žiadne vhodné hodinky na presné zmeranie času pádu. Potom mal brilantný výskyt: aby to spadlo pomaly, „zmäkčujúce“ gravitáciu cez zariadenie.

Kroky experimentu

Galileo vykonal nasledujúcu sekvenciu a zopakoval ju „asi sto krát“, povedal vo svojej knihe Dialógy o dvoch nových vedách:

-Zobral vytiahnuté drevené lietadlo dlhé asi 7 m, ktoré si poverilo tesára, a umiestnil ho s určitým uhlom sklonu, nie príliš veľký.

-Pustil guľu v určitej vzdialenosti.

-Zmeral som čas cestovania.

-Zopakovali vyššie uvedené so zvyšujúcimi sa sklonmi.

Pozorovania Galileo

Galileo poznamenal, že bez ohľadu na uhol sklonu:

-Rýchlosť gule sa zvýšila pri konštantnej rýchlosti-.

-Cesta vzdialenosť bola úmerná štvorcovi použitého času.

A dospel k záveru, že by sa to tiež splnilo, keby bola rampa vertikálna, čo určite predstavuje voľný pád.

Vzorec

Ak D je vzdialenosť a T je čas, Galileoove pozorovanie v matematickej forme je možné zhrnúť v:

d ∝ t²

Dnes vieme, že konštanta proporcionality potrebná na stanovenie rovnosti je ½ g, kde G je hodnota zrýchlenia gravitácie, aby sa získala:

Môže vám slúžiť: siete Bravais: Koncept, charakteristiky, príklady, cvičenia

D = ½ GT²

Hodnota G prijatej dnes je 9.81 m/s².

Dve naklonené lietadlá čelia

Galileo nielenže nechal gule z kopca lietadlom, ale tiež čelil dvom nakloneným lietadlám, aby zistil, ako ďaleko guľa, ktorá zostala skĺznuť.

A zistil, že gule sa podarilo vyliezť do rovnakej výšky, z ktorej odišiel. Potom uhol sklonu pozadia klesal, ako je znázornené na spodnej postave, až kým nebol úplne horizontálny.

Ak nedochádza k treniu, guľa sa pohybuje neurčito. Zdroj: Wikimedia Commons.

Vo všetkých prípadoch guľa dosiahla výšku podobnú odchodu. A keď sa pozadie stalo vodorovne, guľa sa mohla pohybovať neurčito, pokiaľ ho trenie pomaly nezastaví.

Príspevky Galileovho experimentov

Galileo sa považuje spolu s Izákom Newtonom, otcom fyziky. Toto sú niektoré z príspevkov do vedy z ich experimentov:

-Koncept zrýchlenia, ktorý je základom pri štúdiu kinematiky tiel, týmto spôsobom Galileo položil základy zrýchleného hnutia a s ním mechaniky, ktoré by neskôr posilnili Izáka Newtona svojimi tromi zákonmi.

-Zdôraznil tiež dôležitosť trecej sily, sily, ktorú Aristoteles nikdy neuvažoval.

-Galileo ukázal, že nepretržité pôsobenie sily na udržanie pohybu tela sa nevyžaduje, pretože v neprítomnosti trenia sa guľa naďalej pohybuje neurčito cez povrch roviny roviny roviny roviny.

Odkazy

1. Álvarez, J. L. Jav pádu tela. Mexický časopis. Získané z: SCIELO.orgán.
2. Hewitt, Paul. 2012. Koncepčná fyzická veda. 5. Edimatizovať. Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Fyzika: Koncepčný pohľad na svet. 7. Vydanie. Cengage.
4. Meléndez, R. 2020. Experiment, ktorý urobil Galileo. Získané z: Elbierzodigital.com.
5. Pérez, J. 2015. Pokusy so sklonenými loptičkami a plánmi. Zdroj: CulturacecientificA.com.
6. Ponce, C. 2016. Galileo Galilei a jeho zákon o voľnom páde. Získané z: Bestiariatopologico.Blog.com.