De lagen om fritt fall av Galileo Galilei fastställer att sträckan som en kropp som frisläpps fritt från en viss höjd är proportionell mot kvadratet för den tid det tar att resa den.
Och eftersom tiden bara beror på höjden, träffar alla kroppar marken samtidigt, oavsett massa, när de tappas från samma höjd..
Galileo, en av de mest lysande forskarna genom tiderna, föddes i den italienska staden Pisa 1564.
Vid den tiden delades aristoteliska övertygelser om rörelsens natur av större delen av det vetenskapliga samfundet. Aristoteles (384-322 f.Kr.) var en anmärkningsvärd antik grekisk tänkare, som hade förkroppsligat sin tro på vetenskap i de 200 verk som han tros ha skrivit under hela sitt liv.
Endast 31 av dessa verk överlevde till denna dag, och i dem förklarade den grekiska filosofen sin syn på naturen, som är känd som Aristotelisk fysik. Ett av postulaten är följande: när två kroppar tappas från samma höjd når den tyngsta alltid marken först..
Galileo testade den här långvariga tron och därmed började utvecklingen av vetenskap baserad på experiment, en revolution som ledde mänskligheten att ta sina första steg utanför jorden och utvidgade det kända universum till en oväntad storlek..
Artikelindex
Idag lär vi oss att alla föremål, oavsett massa, når marken samtidigt som de släpps från en viss höjd. Detta beror på att alla utan undantag rör sig med samma acceleration: tyngdkraften. Naturligtvis så länge som luftmotståndet försummas.
Vi kan kontrollera det genom att släppa ett tungt och lätt föremål samtidigt, och från samma höjd, till exempel en sten och ett skrynkligt pappersark, och vi kommer att se hur de når marken samtidigt..
Galileo var fast besluten att testa aristoteliska övertygelser genom noggrann experiment och matematisk utveckling. Legenden hävdar att han släppte föremål från toppen av det berömda lutande tornet i Pisa och mätte tiden det tog för varje att falla..
Det är tveksamt att Galileo uttryckligen klättrade upp till toppen av tornet för detta ändamål, eftersom det i alla fall inte var möjligt att mäta en så kort tid - ungefär 3,4 s - med tidens klockor..
Men det sägs att Galileo vid ett tillfälle samlade många människor vid foten av tornet för att själva verifiera att två kroppar av olika massor faktiskt nådde marken samtidigt..
Men den italienska fysikern registrerade i sina böcker andra experiment för att studera rörelse och därmed ta reda på hur saker och ting rör sig.
Bland dessa är de i den enkla pendeln, som består av att hänga en massa från ett ljust rep och låta den svänga och till och med några där han försökte mäta ljusets hastighet (utan framgång).
Bland Galileos många experiment var ett där han använde en pendel, till vilken han placerade en spik vid någon mellanliggande punkt mellan rörelsens början och den lägsta positionen..
Med detta avsåg han att stympa pendeln, det vill säga att förkorta den. När pendeln träffar spiken återgår den till startpunkten, vilket innebär att pendelns hastighet bara beror på höjden från vilken den släpptes, och inte på massan som hängde från pendeln.
Detta experiment inspirerade honom till nästa, en av de mest anmärkningsvärda utförda av den stora fysikern och genom vilken han etablerade principerna för kinematik..
Experimentet som fick Galileo att formulera lagen om fritt fall var det lutande planet, på vilket han lät blysfärer rulla från olika höjder och med olika lutningar. Han försökte också skjuta upp sfärerna och mäta höjden de nådde..
Således visade han att alla kroppar faller med samma acceleration så länge friktionen inte ingriper. Detta är en ideal situation, eftersom friktion aldrig försvinner helt. Ett lutande plan av polerat trä är dock en bra approximation..
Varför bestämde sig Galileo för att använda ett lutande plan om han ville se hur kroppar föll?
Mycket enkelt: eftersom det inte fanns några lämpliga klockor för att exakt mäta falltiden. Då hade han en lysande idé: sakta ner det hösten, "jämna ut" tyngdkraften genom en enhet.
Galileo genomförde följande sekvens och upprepade det "ungefär hundra gånger" för att vara säker, som han sade i sin bok Dialoger om två nya vetenskaper:
-Han tog ett plan av polerat trä, cirka 7 m långt, som han beställde av en snickare och placerade det med en viss lutningsvinkel som inte var så stor.
-Han lät en sfär rulla nedåt på ett visst avstånd.
-Uppmätt restid.
-Han upprepade ovanstående med ökande lutningar.
Galileo observerade att oavsett lutningsvinkeln:
-Sfärens hastighet ökade med konstant hastighet - accelerationen-.
-Den sträcka som färdats var proportionell mot den tid som användes.
Och han drog slutsatsen att detta skulle vara lika sant om rampen var vertikal, vilket säkerligen uppgår till ett fritt fall..
Om d är avstånd och t är tid kan Galileos observation, i matematisk form, sammanfattas som:
d ∝ ttvå
Idag vet vi att den proportionalitetskonstant som krävs för att upprätta jämlikhet är ½ g, där g är värdet av tyngdacceleration, för att erhålla:
d = ½ gttvå
Det accepterade värdet av g idag är 9,81 m / stvå.
Galileo lät inte bara sfärerna rulla nerför planet, han mötte också två lutande plan för att se hur långt upp en sfär som fick glida.
Och han fann att sfären lyckades stiga till samma höjd från vilken den började. Då minskade lutningsvinkeln för det andra planet, som visas i figuren nedan, tills det var helt horisontellt.
I alla fall nådde sfären en höjd som liknar startpunkten. Och när det andra planet blev horisontellt, kunde sfären röra sig på obestämd tid, såvida inte friktionen saktade det lite efter lite..
Galileo anses tillsammans med Isaac Newton, fysikens far. Detta är några av vetenskapens bidrag från hans experiment:
-Begreppet acceleration, grundläggande i studien av kropparnas kinematik, på detta sätt lade Galileo grunden för accelererad rörelse, och med den mekanik, som Isaac Newton senare skulle stärka med sina tre lagar.
-Han betonade också vikten av friktionskraften, en kraft som Aristoteles aldrig hade övervägt..
-Galileo visade att en kontinuerlig verkan av en kraft inte krävs för att upprätthålla en kropps rörelse, eftersom i frånvaro av friktion fortsätter sfären att röra sig på obestämd tid längs planetytan..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.