Galileo Galilei en uniform versnelde beweging

Alle liggame in werklike toestande kan nie teen konstante spoed beweeg nie, en gewoonlik wissel die snelheid van die liggaam met tyd en in rigting en in grootte. So 'n mosie word oneweredig genoem. Die eenvoudigste ongelyke beweging van liggame is 'n reguitlynige eenvormige versnelde beweging, en 'n vrye val kan as 'n goeie voorbeeld beskou word.

Die teorie van uniform versnelde beweging is ontwikkel deur Galileo Galilei. Dit was hy wat hierdie tipe beweging eers gedefinieer het , sy wette beskryf en 'n aantal stellings bewys.

Wetenskaplikes het die beweging van fisiese liggame vanaf die vroegste eeue bestudeer. Lank voor die geboorte van Galileo is die grondslag van kinematika gelê. Nou, om die pad wat die liggaam vir 'n geruime tyd gereis het, vas te stel met 'n konstante konstante spoed, kan enige laerskoolstudent. Dit is genoeg om die spoed van die liggaam te vermeerder teen die tyd wat dit beweeg - en die antwoord is reg!

Probleme het ontstaan sodra ons die beweging van 'n liggaam met veranderlike spoed begin oorweeg het, maar in die lewe gebeur dit amper altyd. Kyk na die pyl van die spoedmeter van die motor - dit is aan die gang en blyk dat die spoed van die motor byna elke minuut verander, en selfs meer dikwels. Hierdie probleem - hoe om die pad van die liggaam met 'n steeds veranderende spoed te bereken - het die gedagtes van wetenskaplikes lank voor Galileo bekommerd.

Na 'n reeks eksperimente het Galileo gewys dat die konsep van "vrye val van die liggaam" gelykstaande is aan die konsep van 'n eenvormige versnelde beweging.

Vandag, met 'n ultra-akkurate tyd meet toestelle, selfs 'n skoolseun sal in staat wees om die dinamika van die val te waargeneem. In die tyd van Galileo was die gewone meganiese horlosies 'n rariteit en onakkuraat en primitief. Daarom moes die wetenskaplike 'n heeltemal nuwe toestel skep met die hulp waarvan die probleem van alle afmetings van magnitudes gedurende die herfs opgelos is. Galileo eksperimenteer en verander die toestande van die eksperiment, maak metings en gevolgtrekkings geleidelik tot die gevolgtrekking dat die liggaam begin met nulspoed verder beweeg, wat geleidelik hierdie spoed verhoog. Vertaal in die taal van wiskunde, die eenvormige versnelde beweging wat deur hom waargeneem word, kan beskryf word deur die formule a = vt d = (at2) / 2 te gebruik, waar v die snelheid is, die versnelling van die liggaam is a, d is die afstand wat die liggaam in tyd t gereis het.

As u die val van liggame waarneem en die data van die formule analiseer, kan u die wetenskaplike volg na die stelling:

• die tempo van val met die tyd wat verloop het sedert die begin van die beweging, selfs sigbaar toeneem;

• As die liggaam 'n ewe versnelde beweging uitvoer, sal die eerste helfte van die pad langer neem as die res;

• hoe langer die liggaam "versnel", hoe groter die afstand wat dit op identiese tydsintervalle beweeg.

Daarbenewens het Galileo Galilei nog 'n belangrike gevolgtrekking gemaak, hoewel hy dit nie met mate kon bevestig nie. Hy het bevind dat die versnelling van swaartekrag g amper dieselfde is naby die oppervlak van die Aarde en gelyk is aan g = 9,8 m / s2. Hierdie waarde karakteriseer die val van liggame naby die oppervlak van ons planeet as gevolg van die kragte van swaartekrag, daarom word dit die versnelling van swaartekragversnelling genoem.

Die resultate van Galileo se studies was die basis vir latere triomfale ontdekkings van Newton en vorm die basis van die moderne klassieke meganika. Baie later het Newton getoon dat die versnelling van die liggaam teoreties bereken kan word deur gebruik te maak van die wette van meganika wat deur hom ontdek is en die wet van universele gravitasie.

Nog 'n minder belangrike gevolgtrekking uit die ontdekkings van Galileo - die versnelling van die vrye val is heeltemal onafhanklik van die massas. Hierdie praktiese gevolgtrekking het alle vorige stellings van natuurlike filosowe heeltemal weerspreek. Hulle het immers beweer dat elke ding geneig is tot die middelpunt van die heelal (en die Aarde is volgens hulle die sentrum) en hoe meer die voorwerp is, hoe vinniger dit dit doen.

Natuurlik het Galileo sy gevolgtrekkings gemaak op grond van eksperimente. Maar dit is onwaarskynlik dat die wetenskaplike die eksperimente aan hom toegeskryf het, wat verskeie voorwerpe van die "vallende" toring in Pisa laat val het, wat oënskynlik bewys het dat hulle almal gelyktydig op die oppervlak van die Aarde sou val. Dit kan net met sekerheid gesê word dat Galileo seker geweet het: Swaarder voorwerpe sal vinniger op die grond val as gevolg van die lugweerstand wat daarop handel. Maar mense is geneig om fabels uit te vind.