ГлавнаяТайны планеты Земля → Сила тяжести и Галлилео Галлилей

Сила тяжести и Галлилео Галлилей

29 Июнь 2014

galileoСила тяжести
Старинные напольные часы с маятником и гирями и водяная мельница – что, казалось бы, между ними общего? А то, что их приводит в движение тот же источник энергии – сила тяжести, физическая сущность, с которой человек начал свое познание мира. Понятия «тяжелее» и «легче» были, по-видимому, одними из первых в его мышлении. Долгое время бытовали представления, что тяжёлые предметы падают на землю быстрее, чем легкие, то есть сила тяжести действует на камень сильнее, чем на клок шерсти. Аристотель (384-322 до н.э.), разрабатывая свою теорию движения, согласно которой «брошенное тело непрерывно подталкивается воздухом, стремящимся занять место, освобождаемое в своем движении брошенным телом», делает вывод, что каждое тело падает со скоростью, пропорциональной его весу.
Эксперименты Галилео Галилея
И только целенаправленные эксперименты Галилео Галилея заставили бесповоротно уяснить: количественная мера силы тяжести на Земле – величина постоянная, одинаковая для тел любой массы. Называется она ускорением свободного падения и равняется 9,8 см/сек в квадрате. Но, по-видимому, средневековые артиллеристы были первыми, кто подметил, что траекторию ядра, выпущенного из осадного орудия, можно разложить на две составляющие, из которых одна – горизонтальная – изменяется в зависимости от веса ядра, величины порохового заряда, угла подъема ствола пушки, а другая – вертикальная – остается неизменной. В любой точке траектории летящее ядро опускается с постоянным ускорением, за равные интервалы времени преодолевая одинаковые, определенным образом увеличивающиеся расстояния.

Эксперимент на Пизанской башне
Франческо Сагредо (1571-1620) писал: «Не замечательно ли, что в то самое малое время, которое требуется для вертикального падения на землю с высоты каких-нибудь ста локтей, ядро, силою пороха выброшенное из пушки, пройдет четыреста, тысячу, четыре тысячи, десять тысяч локтей – так что при всех горизонтально направленных выстрелах останется в воздухе одинаковое время». Еще определеннее было мнение Галилея, что ядро, выпущенное из руки в момент выстрела, достигнет земли одновременно с ядром, вылетевшим из пушки. Уже здесь заключен принцип, которого он придерживался затем в экспериментах по изучению действия силы тяжести – сопоставление движения двух тел. Оно обеспечивало наибольшую наглядность и доказательность результатов, когда отсчитывать время достаточно точно было нельзя. Из них наиболее известны его наблюдения за падением двух тел разного веса – стофунтовой бомбы и полуфунтового шара – которые одновременно сбрасывали с Пизанской башни. Эксперимент (он был весьма торжественно обставлен, пригласили последователей учения Аристотеля) позволил установить, что бомба хоть и обгоняет шар, но только на несколько дюймов. Этого было достаточно, чтобы посчитать точку зрения Аристотеля опровергнутой — ни о какой пропорциональности веса и скорости падения здесь говорить не приходилось.
Период колебаний маятника
Галилей, однако, на этом не остановился. Серьезное осложнение он видел в большой скорости движения бросаемых тел и, чтобы его преодолеть, стал скатывать шары по наклонной доске, поставленной под небольшим углом к горизонту. Скорость их стала гораздо меньше, а движение, как и при отвесном падении, происходило под действием силы тяжести. Понимая, что здесь все время участвует сила трения, Галилей начинает опыты с маятниками. Движение маятника заинтересовало его еще раньше, и произошло это, по свидетельству первого биографа Галилея и его ученика Винченцо Вивиани, во время церковной службы в Пизанском соборе. Галилей обратил внимание на качающуюся лампаду. Ему показалось, что период ее колебаний сохраняется постоянным. Он проверил это впечатление, используя для отсчета времени биение своего пульса, и понял, что не ошибся. Так был открыт закон постоянства периода качания маятника. В эксперименте, поставленном позже, Галилей наблюдал за двумя маятниками одинаковой длины, груз одного из которых, сделанный из пробки, был в 100 раз легче груза другого (из свинца). Они качались совершенно одинаково и после 100, и после 1000 качаний. Все эти результаты однозначно свидетельствовали, что ускорение силы тяжести g неизменно. В признание заслуг итальянского ученого величина ускорения свободного падения 1 см/сек в квадрате называется Гал. Продолжение статьи. Часть 2.




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля