Galileo Galilei en uniform versnelde beweging
Alle lichamen in echte omstandigheden kunnen niet meebewegenconstante snelheden, en meestal varieert de snelheid van het lichaam met de tijd en in de richting, en in grootte. Deze beweging wordt ongelijk genoemd. De eenvoudigste ongelijke beweging van lichamen is een rechtlijnige gelijkmatig versnelde beweging, en een vrije val kan als een goed voorbeeld worden beschouwd.
De theorie van uniform versnelde beweging werd ontwikkeld door Galileo Galilei. Hij was het die dit type beweging voor het eerst definieerde, zijn wetten beschreef en een aantal stellingen bewees.
Wetenschappers hebben sindsdien de beweging van fysieke lichamen bestudeerdonheuglijke tijden. Lang voor de geboorte van Galileo werden de fundamenten van de kinematica gelegd. Om het pad te bepalen dat het lichaam enige tijd met een bekende constante snelheid heeft afgelegd, kan elke student op de basisschool dit doen. Het is voldoende om de snelheid van het lichaam te vermenigvuldigen met de tijd van beweging - en het antwoord is klaar!
Moeilijkheden ontstonden zodra staaloverweeg de beweging van een lichaam met variabele snelheid, en toch gebeurt dit in het leven bijna altijd. Kijk naar de pijl van de snelheidsmeter van de auto - hij is constant in beweging en laat zien dat de snelheid van de auto bijna elke minuut, en zelfs nog vaker, verandert. Dit probleem - hoe het pad van het lichaam met een steeds veranderende snelheid te berekenen - maakte de geest van wetenschappers al lang voordat Galileo erover deed zorgen.
Na een reeks experimenten toonde Galileo aan dat het concept van "vrije val van het lichaam" gelijk is aan het concept van "gelijkmatig versnelde beweging".
Tegenwoordig met ultra-precieze meetapparatuurtijd, zelfs een schooljongen zal in staat zijn om de dynamiek van de herfst te observeren. Op het moment van Galileo was de gebruikelijke mechanische klok een zeldzaamheid en onnauwkeurig en primitief. Daarom moest de wetenschapper een volledig nieuw apparaat maken, met behulp waarvan het probleem van alle metingen van magnitudes tijdens de val werd opgelost. Experimenterend en veranderend de omstandigheden van het experiment, het nemen van metingen en conclusies, kwam Galileo geleidelijk tot de conclusie dat het lichaam, beginnend bij nulsnelheid, verder beweegt, en geleidelijk aan deze snelheid verhoogt. Vertaald in de taal van de wiskunde, kan de gelijkmatig versnelde beweging die door hem wordt waargenomen worden beschreven met behulp van de formule a = vt d = (at2) / 2, waarbij v de snelheid is, de versnelling van het lichaam a is, d de afstand is die het lichaam in tijd t heeft afgelegd.
Als je de val van lichamen observeert en de gegevens van de formule analyseert, kun je de wetenschapper volgen na de verklaring:
• de snelheid van vallen met de tijd, verstreken sinds het begin van de beweging, neemt zelfs zichtbaar toe;
• Als het lichaam een even versnelde beweging uitvoert, zal de eerste helft van het pad langer duren dan de rest;
• Hoe langer het lichaam "accelereert", hoe groter de afstand die het met identieke tussenpozen aflegt.
Bovendien heeft Galileo Galilei er nog een gemaakteen vrij belangrijke conclusie kon echter niet worden bevestigd door de metingen. Hij ontdekte dat de versnelling van de zwaartekracht g bijna gelijk is aan het oppervlak van de aarde en gelijk is aan g = 9,8 m / s2. Deze waarde karakteriseert de val van lichamen in de buurt van het oppervlak van onze planeet als gevolg van de zwaartekrachtskracht, daarom wordt het versnelling van zwaartekrachtversnelling genoemd.
De resultaten van Galileo's studies vormden de basisvoor de latere triomfale ontdekkingen van Newton en vormden de basis van de moderne klassieke mechanica. Veel later toonde Newton aan dat de versnelling van het lichaam theoretisch berekend kan worden, gebruikmakend van de wetten van de mechanica die hij heeft ontdekt en de wet van universele zwaartekracht.
Nog een niet minder belangrijke conclusie van de ontdekkingenGalileo - de versnelling van de vrije val is volledig onafhankelijk van de massa. Deze praktische conclusie weerspreekt volledig alle eerdere uitspraken van natuurfilosofen. Ze beweerden tenslotte dat alles naar het centrum van het universum neigt (en de aarde naar hun mening, dit centrum was) en hoe massiever het object, hoe sneller het het doet.
Natuurlijk deed Galileo zijn conclusies op basis vanexperimenten. Maar het is onwaarschijnlijk dat de wetenschapper de aan hem toegeschreven experimenten uitvoerde door verschillende voorwerpen van de "vallende" toren in Pisa te laten vallen, ogenschijnlijk aantonend dat ze tegelijkertijd allemaal naar de oppervlakte van de aarde zouden vallen. We kunnen alleen vol vertrouwen zeggen dat Galileo het zeker wist: zwaardere voorwerpen zullen sneller op de grond vallen vanwege de luchtweerstand die op hen inwerkt. Maar mensen hebben de neiging om fabels te verzinnen.
