Падіння до Галілея
До Галілео Галілея у фізиці побутувала думка, що важчі тіла повинні падати з більшою швидкістю, ніж легші. Ці швидкості мали б бути пропорційні масам тіл. Тобто, тіло А, з вагою у 10 раз більшою за вагу тіла Б, має падати зі швидкістю у 10 разів більшою за швидкість останнього.
Аристотель визнавав два типи руху — природний та вимушений. Згідно з природним типом усі тіла намагалися зайняти своє природне місце у світі, рухаючись до центру світу або від нього. Так, в повітрі шматок дерева намагається рухатися до центру світу, а у воді від нього. Коли природний рух не можливий, тоді тіло може рухатися під дією сили. Падіння вважалося природним рухом. Швидкість падіння описувалася формулою V=F/w де V — швидкість тіла, F — сила бажання тіла зайняти своє природне місце, w — опір середовища.
Деякі вчені вважали, що тіло у русі створює за собою пустоту, в яку надходить повітря і ніби штовхає тіло.
Уявний експеримент Галілея
У своїй книзі «Бесіди і математичні докази, що стосуються двох нових галузей науки, які відносяться до механіки і місцевого руху» Галілей пише:
… Таким чином, якщо ми маємо два тіла, що падають, природні швидкості яких різні, і з'єднаємо тіло, що рухається швидше, з тілом, яке рухається повільніше, то ясно, що рух тіла, яке падає швидше, дещо сповільниться, а рух іншого трохи прискориться.
… Але якщо це так і якщо разом з тим вірно, що більший камінь рухається, скажімо, зі швидкістю вісім «градусів», тоді як інший, менший — зі швидкістю в чотири «градуси», то, з'єднавши їх разом, ми повинні отримати швидкість меншу восьми «градусів», а проте два камені, з'єднані разом, складають тіло, більше початкового, що має швидкість у вісім «градусів», і, отже, виходить, що більш важке тіло рухається з меншою швидкістю, ніж більш легке, а це суперечить нашим припущенням .
Дослід із падінням об'єктів з Пізанської вежі
До ХХ ст. було відомо із записів учня Галілея Вінченцо Вівіані і вважалося, що Галілео Галілей скидав з Пізанської вежі в один і той же момент гарматне ядро масою 80 кг і значно легшу мушкетну кулю масою 200 г. Обидва тіла мали приблизно однакову обтічну форму і досягли землі одночасно.
Однак, в архівах не збереглося жодних підтверджень, що такий експеримент дійсно проводився. Більш того, гарматне ядро і куля мають різний радіус, на них буде діяти різна сила опору повітря і тому вони не можуть досягти землі одночасно. Варто нагадати про несподіваний парадокс. Попри меншу площу перерізу, менша куля має (відносно) більший опір повітря, бо вищу вітрильність, тобто меншу масу чи вагу, що приходить на одиницю площі перерізу, на яку діє повітря. При зменшенні радіуса, за сталого матеріалу, маса чи вага зменшуються пропорційно кубу змін, а поверхня пропорційно квадрату. Різниця рівна різниці габариту. Цим пояснюється довге ширяння дрібних часток чи мурах у повітрі. Напевне ж, це розумів і Галілей. Одначе, за можливостями тих часів, могла вважатися достатньо прийнятною обтічна форма предметів. Про вплив же питомої ваги, густини матеріалів він писав, що
"… відмінність у швидкості руху в повітрі куль із золота, свинцю, міді, порфіру та інших важких матеріалів настільки незначна, що куля з золота при вільному падінні на відстані в одну сотню ліктів напевно випередила б кулю з міді не більше ніж на чотири пальці. Зробивши це спостереження, я прийшов до висновку, що в середовищі, повністю позбавленому всякого опору, всі тіла падали б з однаковою швидкістю".
За допомогою цього досліду Галілей нібито виявив, що тіла впали з однаковим прискоренням, цим спростовуючи теорію Арістотеля, згідно якої швидкість падіння тіл залежить від їх маси. У той час, коли, за описом Вівіані, Галілей провадив свій дослід, він ще не сформулював остаточний варіант свого закону вільного падіння. Хоча історія про експерименти Галілея на Пізанській вежі ввійшла в науковий фольклор, більшість істориків науки схильні вважати, що це був лише уявний експеримент, який насправді не здійснювався. Виняток становить лише позиція Дрейка, який вважає, що експеримент Галілея мав місце в дійсності приблизно в тому вигляді, як це описав Вівіані.
Цікаво, що схожий експеримент в реальності провів у 1586 році (за три роки до перших листів Галілея з цієї теми і за 20 років до наукових робіт) нідерландський фізик Сімон Стевін у місті Делфт. Він скинув дві свинцеві кулі, маси яких відрізнялися в 10 разів з висоти 10 метрів, і зафіксував що вони долетіли до землі одночасно. Втім, експеримент Стевіна, не зважаючи на його важливість, не став відомим, можливо через те що він публікувався нідерландською.
Дослід із коченням по похилій площині
Через недосконалість вимірювального обладнання того часу, вільне падіння тіл вивчати було майже неможливо, у пошуках способу зменшення швидкості руху Галілей замінив вільне падіння на кочення по похилій поверхні, де були значно менші швидкості та опір повітря. Він переконався, що отримані ним закони скочування якісно не залежать від кута нахилу площини, і, отже, правомірне їх поширення на випадок падіння. Було помічено, що з часом швидкість руху зростає — тіла рухаються з прискоренням. Остаточний висновок Галілея з останньої його книги: швидкість падіння наростає пропорційно часу, а шлях — пропорційно квадрату часу.
Припустивши, що сталося б у випадку вільного падіння тіл у вакуумі, Галілей вивів наступні закони падіння тіл для ідеального випадку:
- Всі тіла при падінні рухаються однаково: почавши падати одночасно, вони рухаються з однаковою швидкістю.
- Рух відбувається з постійним прискоренням.
І швидкість та прискорення не залежать ні від маси, ні від матеріалу кулі.
Вчений також зауважив: якщо з'єднати дві похилі площини так, щоби після скочення з однієї з них, куля підіймалася по іншій, то вона підійметься на ту ж висоту, з якої розпочала рух, незалежно від нахилу кожної з площин.
Значення досліду
Примітки
- Опыты Галилея. Архів оригіналу за 15 березня 2012. Процитовано 14 грудня 2011.
- Физика Аристотеля. Архів оригіналу за 22 березня 2012. Процитовано 14 грудня 2011.
- Концепции современного естествознания Лекция 4. Механика и методология Ньютона. УГАТУ, Башкортостан. Архів оригіналу за 7 серпня 2017.
- Michael., Sharratt, (1996). Galileo : decisive innovator. Cambridge: Cambridge, University Press. ISBN 0521566711. OCLC 34886681.
{{cite book}}: Обслуговування CS1: Сторінки з посиланнями на джерела із зайвою пунктуацією (посилання) - Groleau, R. (July 2002). Galileo's Battle for the Heavens. Архів оригіналу за 8 березня 2021.
- Ball, P. (30 червня 2005). Science history: Setting the record straight, The Hindu. Архів оригіналу за 20 червня 2014.
- Stillman., Drake, (2003). Galileo at work : his scientific biography. Mineola, N.Y.: Dover Publications. ISBN 9780486495422. OCLC 51242014.
{{cite book}}: Обслуговування CS1: Сторінки з посиланнями на джерела із зайвою пунктуацією (посилання) - Стаття «Simon Stevin» - енциклопедія Britannica (англ.)
- Stevin, Simon (1586). De beghinselen der weeghconst. Simon Stevin. Raphelengius, Franciscus.
- Как Симона Стевина подвел родной язык / Воровство и обман в науке. www.nnre.ru. Архів оригіналу за 23 січня 2019. Процитовано 23 січня 2019.
- Опыты Галилея по изучению падения тел и качения по наклонной плоскости. Архів оригіналу за 24 липня 2013. Процитовано 3 серпня 2012.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
source source source source source source track track track track track track Hammer and Feather Drop ogg Theora format Padinnya do GalileyaDo Galileo Galileya u fizici pobutuvala dumka sho vazhchi tila povinni padati z bilshoyu shvidkistyu nizh legshi Ci shvidkosti mali b buti proporcijni masam til Tobto tilo A z vagoyu u 10 raz bilshoyu za vagu tila B maye padati zi shvidkistyu u 10 raziv bilshoyu za shvidkist ostannogo Aristotel viznavav dva tipi ruhu prirodnij ta vimushenij Zgidno z prirodnim tipom usi tila namagalisya zajnyati svoye prirodne misce u sviti ruhayuchis do centru svitu abo vid nogo Tak v povitri shmatok dereva namagayetsya ruhatisya do centru svitu a u vodi vid nogo Koli prirodnij ruh ne mozhlivij todi tilo mozhe ruhatisya pid diyeyu sili Padinnya vvazhalosya prirodnim ruhom Shvidkist padinnya opisuvalasya formuloyu V F w de V shvidkist tila F sila bazhannya tila zajnyati svoye prirodne misce w opir seredovisha Deyaki vcheni vvazhali sho tilo u rusi stvoryuye za soboyu pustotu v yaku nadhodit povitrya i nibi shtovhaye tilo Uyavnij eksperiment GalileyaU svoyij knizi Besidi i matematichni dokazi sho stosuyutsya dvoh novih galuzej nauki yaki vidnosyatsya do mehaniki i miscevogo ruhu Galilej pishe Takim chinom yaksho mi mayemo dva tila sho padayut prirodni shvidkosti yakih rizni i z yednayemo tilo sho ruhayetsya shvidshe z tilom yake ruhayetsya povilnishe to yasno sho ruh tila yake padaye shvidshe desho spovilnitsya a ruh inshogo trohi priskoritsya Ale yaksho ce tak i yaksho razom z tim virno sho bilshij kamin ruhayetsya skazhimo zi shvidkistyu visim gradusiv todi yak inshij menshij zi shvidkistyu v chotiri gradusi to z yednavshi yih razom mi povinni otrimati shvidkist menshu vosmi gradusiv a prote dva kameni z yednani razom skladayut tilo bilshe pochatkovogo sho maye shvidkist u visim gradusiv i otzhe vihodit sho bilsh vazhke tilo ruhayetsya z menshoyu shvidkistyu nizh bilsh legke a ce superechit nashim pripushennyam Doslid iz padinnyam ob yektiv z Pizanskoyi vezhiDo HH st bulo vidomo iz zapisiv uchnya Galileya Vinchenco Viviani i vvazhalosya sho Galileo Galilej skidav z Pizanskoyi vezhi v odin i toj zhe moment garmatne yadro masoyu 80 kg i znachno legshu mushketnu kulyu masoyu 200 g Obidva tila mali priblizno odnakovu obtichnu formu i dosyagli zemli odnochasno Odnak v arhivah ne zbereglosya zhodnih pidtverdzhen sho takij eksperiment dijsno provodivsya Bilsh togo garmatne yadro i kulya mayut riznij radius na nih bude diyati rizna sila oporu povitrya i tomu voni ne mozhut dosyagti zemli odnochasno Varto nagadati pro nespodivanij paradoks Popri menshu ploshu pererizu mensha kulya maye vidnosno bilshij opir povitrya bo vishu vitrilnist tobto menshu masu chi vagu sho prihodit na odinicyu ploshi pererizu na yaku diye povitrya Pri zmenshenni radiusa za stalogo materialu masa chi vaga zmenshuyutsya proporcijno kubu zmin a poverhnya proporcijno kvadratu Riznicya rivna riznici gabaritu Cim poyasnyuyetsya dovge shiryannya dribnih chastok chi murah u povitri Napevne zh ce rozumiv i Galilej Odnache za mozhlivostyami tih chasiv mogla vvazhatisya dostatno prijnyatnoyu obtichna forma predmetiv Pro vpliv zhe pitomoyi vagi gustini materialiv vin pisav sho vidminnist u shvidkosti ruhu v povitri kul iz zolota svincyu midi porfiru ta inshih vazhkih materialiv nastilki neznachna sho kulya z zolota pri vilnomu padinni na vidstani v odnu sotnyu liktiv napevno viperedila b kulyu z midi ne bilshe nizh na chotiri palci Zrobivshi ce sposterezhennya ya prijshov do visnovku sho v seredovishi povnistyu pozbavlenomu vsyakogo oporu vsi tila padali b z odnakovoyu shvidkistyu Za dopomogoyu cogo doslidu Galilej nibito viyaviv sho tila vpali z odnakovim priskorennyam cim sprostovuyuchi teoriyu Aristotelya zgidno yakoyi shvidkist padinnya til zalezhit vid yih masi U toj chas koli za opisom Viviani Galilej provadiv svij doslid vin she ne sformulyuvav ostatochnij variant svogo zakonu vilnogo padinnya Hocha istoriya pro eksperimenti Galileya na Pizanskij vezhi vvijshla v naukovij folklor bilshist istorikiv nauki shilni vvazhati sho ce buv lishe uyavnij eksperiment yakij naspravdi ne zdijsnyuvavsya Vinyatok stanovit lishe poziciya Drejka yakij vvazhaye sho eksperiment Galileya mav misce v dijsnosti priblizno v tomu viglyadi yak ce opisav Viviani Cikavo sho shozhij eksperiment v realnosti proviv u 1586 roci za tri roki do pershih listiv Galileya z ciyeyi temi i za 20 rokiv do naukovih robit niderlandskij fizik Simon Stevin u misti Delft Vin skinuv dvi svincevi kuli masi yakih vidriznyalisya v 10 raziv z visoti 10 metriv i zafiksuvav sho voni doletili do zemli odnochasno Vtim eksperiment Stevina ne zvazhayuchi na jogo vazhlivist ne stav vidomim mozhlivo cherez te sho vin publikuvavsya niderlandskoyu Doslid iz kochennyam po pohilij ploshiniCherez nedoskonalist vimiryuvalnogo obladnannya togo chasu vilne padinnya til vivchati bulo majzhe nemozhlivo u poshukah sposobu zmenshennya shvidkosti ruhu Galilej zaminiv vilne padinnya na kochennya po pohilij poverhni de buli znachno menshi shvidkosti ta opir povitrya Vin perekonavsya sho otrimani nim zakoni skochuvannya yakisno ne zalezhat vid kuta nahilu ploshini i otzhe pravomirne yih poshirennya na vipadok padinnya Bulo pomicheno sho z chasom shvidkist ruhu zrostaye tila ruhayutsya z priskorennyam Ostatochnij visnovok Galileya z ostannoyi jogo knigi shvidkist padinnya narostaye proporcijno chasu a shlyah proporcijno kvadratu chasu Pripustivshi sho stalosya b u vipadku vilnogo padinnya til u vakuumi Galilej viviv nastupni zakoni padinnya til dlya idealnogo vipadku Vsi tila pri padinni ruhayutsya odnakovo pochavshi padati odnochasno voni ruhayutsya z odnakovoyu shvidkistyu Ruh vidbuvayetsya z postijnim priskorennyam I shvidkist ta priskorennya ne zalezhat ni vid masi ni vid materialu kuli Vchenij takozh zauvazhiv yaksho z yednati dvi pohili ploshini tak shobi pislya skochennya z odniyeyi z nih kulya pidijmalasya po inshij to vona pidijmetsya na tu zh visotu z yakoyi rozpochala ruh nezalezhno vid nahilu kozhnoyi z ploshin Znachennya dosliduPrimitkiOpyty Galileya Arhiv originalu za 15 bereznya 2012 Procitovano 14 grudnya 2011 Fizika Aristotelya Arhiv originalu za 22 bereznya 2012 Procitovano 14 grudnya 2011 Koncepcii sovremennogo estestvoznaniya Lekciya 4 Mehanika i metodologiya Nyutona UGATU Bashkortostan Arhiv originalu za 7 serpnya 2017 Michael Sharratt 1996 Galileo decisive innovator Cambridge Cambridge University Press ISBN 0521566711 OCLC 34886681 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite book title Shablon Cite book cite book a Obslugovuvannya CS1 Storinki z posilannyami na dzherela iz zajvoyu punktuaciyeyu posilannya Groleau R July 2002 Galileo s Battle for the Heavens Arhiv originalu za 8 bereznya 2021 Ball P 30 chervnya 2005 Science history Setting the record straight The Hindu Arhiv originalu za 20 chervnya 2014 Stillman Drake 2003 Galileo at work his scientific biography Mineola N Y Dover Publications ISBN 9780486495422 OCLC 51242014 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite book title Shablon Cite book cite book a Obslugovuvannya CS1 Storinki z posilannyami na dzherela iz zajvoyu punktuaciyeyu posilannya Stattya Simon Stevin enciklopediya Britannica angl Stevin Simon 1586 De beghinselen der weeghconst Simon Stevin Raphelengius Franciscus Kak Simona Stevina podvel rodnoj yazyk Vorovstvo i obman v nauke www nnre ru Arhiv originalu za 23 sichnya 2019 Procitovano 23 sichnya 2019 Opyty Galileya po izucheniyu padeniya tel i kacheniya po naklonnoj ploskosti Arhiv originalu za 24 lipnya 2013 Procitovano 3 serpnya 2012
