Galileo Galilei και επιτάχυνση της κίνησης ομοιόμορφα

Όλα τα σώματα σε πραγματικές συνθήκες δεν μπορούν να κινηθούν μεσταθερές ταχύτητες και συνήθως η ταχύτητα του σώματος ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο και την κατεύθυνση και το μέγεθος. Αυτή η κίνηση ονομάζεται άνιση. Η απλούστερη άνιση κίνηση των σωμάτων είναι μια ευθύγραμμη ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση και μια ελεύθερη πτώση μπορεί να θεωρηθεί ως πρωταρχικό παράδειγμα.

Η θεωρία της ομαλά επιταχυνόμενης κίνησης αναπτύχθηκε από τον Galileo Galilei. Ήταν αυτός που ορίστηκε για πρώτη φορά αυτό το είδος κίνησης, περιέγραψε τους νόμους του και απέδειξε μια σειρά από θεωρήματα.

Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει την κίνηση των φυσικών σωμάτων από τότεαιώνια. Πολύ πριν από τη γέννηση του Γαλιλαίου, τέθηκαν τα θεμέλια της κινηματικής. Τώρα, για να καθορίσει το μονοπάτι που έχει ταξιδέψει το σώμα για κάποιο χρονικό διάστημα με μια γνωστή σταθερή ταχύτητα, κάθε μαθητής δημοτικού μπορεί. Αρκεί να πολλαπλασιάσετε την ταχύτητα του σώματος από τη στιγμή της κίνησης - και η απάντηση είναι έτοιμη!

Δυσκολίες εμφανίστηκαν μόλις χαλύβδινασκεφτείτε την κίνηση ενός σώματος με μεταβλητή ταχύτητα, και όμως στη ζωή συμβαίνει σχεδόν πάντα. Κοιτάξτε το βέλος του ταχύμετρου του αυτοκινήτου - είναι συνεχώς εν κινήσει και δείχνει ότι η ταχύτητα του αυτοκινήτου αλλάζει σχεδόν κάθε λεπτό και ακόμα πιο συχνά. Αυτό το πρόβλημα - πώς να υπολογίσετε την πορεία του σώματος με μια συνεχώς μεταβαλλόμενη ταχύτητα - ανησυχούσε το μυαλό των επιστημόνων πολύ πριν από το Galileo.

Μετά από μια σειρά πειραμάτων, το Galileo έδειξε ότι η έννοια της "ελεύθερης πτώσης του σώματος" είναι ισοδύναμη με την έννοια της "ομοιόμορφα επιταχυνόμενης κίνησης".

Σήμερα, έχοντας εξαιρετικά ακριβείς συσκευές μέτρησηςακόμη και ένας μαθητής θα μπορέσει να παρατηρήσει τη δυναμική της πτώσης. Την εποχή του Γαλιλαίου, το συνηθισμένο μηχανικό ρολόι ήταν σπάνιο και ανακριβές και πρωτόγονο. Ως εκ τούτου, ο επιστήμονας έπρεπε να δημιουργήσει μια εντελώς νέα συσκευή, με τη βοήθεια του οποίου λύθηκε το πρόβλημα όλων των μετρήσεων των μεγεθών κατά τη διάρκεια της πτώσης. Με τον πειραματισμό και την αλλαγή των συνθηκών του πειράματος, κάνοντας μετρήσεις και συμπεράσματα, το Galileo κατέληξε σταδιακά στο συμπέρασμα ότι το σώμα, ξεκινώντας από μηδενική ταχύτητα, κινείται περαιτέρω, βαθμιαία αυξάνοντας αυτή την ταχύτητα. Μεταφρασμένο σε μαθηματικά παρατηρήθηκε τους ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας τη γλώσσα του τύπου α = VT d = (ΑΤ2) / 2, όπου V - ποσοστό, επιτάχυνση του σώματος - a, d - η απόσταση ότι το σώμα έχει περάσει κατά τη διάρκεια του χρόνου t.

Εάν παρατηρήσετε την πτώση των σωμάτων και αναλύσετε τα δεδομένα της φόρμουλας, τότε μπορείτε να ακολουθήσετε τον επιστήμονα μετά τη δήλωση:

• ο ρυθμός πτώσης με το χρόνο, που έχει περάσει από την αρχή της κίνησης, αυξάνεται ακόμη και ορατά.

• Εάν το σώμα εκτελεί μια εξίσου επιταχυνόμενη κίνηση, τότε το πρώτο μισό της διαδρομής θα διαρκέσει περισσότερο από το υπόλοιπο.

• Όσο μακρύτερα το σώμα "επιταχύνει", τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση που ταξιδεύει σε πανομοιότυπα χρονικά διαστήματα.

Επιπλέον, το Galileo Galilei έκανε άλλοένα μάλλον σημαντικό συμπέρασμα, ωστόσο, δεν μπορούσε να επιβεβαιωθεί από τις μετρήσεις του. Βρήκε ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας g είναι σχεδόν το ίδιο κοντά στην επιφάνεια της Γης και είναι ίση με g = 9,8 m / s2. Η τιμή αυτή χαρακτηρίζει την πτώση των σωμάτων κοντά στην επιφάνεια του πλανήτη μας, λόγω των δυνάμεων της βαρύτητας της Γης, γι 'αυτό ονομάζεται επιτάχυνση της βαρύτητας ή επιτάχυνση της βαρύτητας.

Τα αποτελέσματα των μελετών του Galileo αποτέλεσαν τη βάσηγια τα επόμενα θριαμβευτική ανακαλύψεις του Νεύτωνα και αποτέλεσαν τη βάση της σύγχρονης κλασικής μηχανικής. Πολύ αργότερα, ο Νεύτωνας έδειξε ότι η επιτάχυνση του σώματος μπορεί να υπολογιστεί θεωρητικά χρησιμοποιώντας τα ανοίξετε με τους νόμους της μηχανικής και νόμο της βαρύτητας.

Ένα άλλο όχι λιγότερο σημαντικό συμπέρασμα από τις ανακαλύψειςΤο Galileo - η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης είναι εντελώς ανεξάρτητη από τη μάζα. Αυτό το πρακτικό συμπέρασμα έρχεται εντελώς σε αντίθεση με όλες τις προηγούμενες δηλώσεις φυσικών φιλοσόφων. Μετά από όλα, ισχυρίστηκαν ότι κάθε πράγμα τείνει στο κέντρο του σύμπαντος (και η Γη, κατά τη γνώμη τους, αυτό το κέντρο ήταν) και όσο πιο μαζικό είναι το αντικείμενο, τόσο πιο γρήγορα το κάνει.

Φυσικά, ο Galileo κατέληξε στα συμπεράσματά του με βάση τοπειράματα. Αλλά είναι απίθανο ο επιστήμονας να διεξάγει τα πειράματα που του αποδόθηκαν, ρίχνοντας διάφορα αντικείμενα από τον «πτώση» πύργο στην Πίζα, δείχνοντας φανερά ότι όλα θα πέσουν στην επιφάνεια της Γης ταυτόχρονα. Μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι ο Γαλιλαίος ήξερε σίγουρα: βαρύτερα αντικείμενα θα πέσουν στο έδαφος γρηγορότερα λόγω της αντίστασης του αέρα που ενεργεί πάνω τους. Αλλά οι άνθρωποι τείνουν να εφεύρουν μύθους.