Galileo Galilei en zijn vrije herfstwet

De Gratis herfstwetgeving van Galileo Galilei stelt vast dat de afgelegde afstand door een lichaam dat vrijelijk van een bepaalde hoogte wordt vrijgegeven, evenredig is met het kwadraat van de tijd die wordt besteed om het te reizen.

En omdat de tijd alleen afhangt van de hoogte, bereiken alle lichamen tegelijkertijd de grond, ongeacht hun massa, wanneer ze van dezelfde hoogte worden gevallen.

Galileo, een van de slimste wetenschappers aller tijden, werd geboren in de Italiaanse stad Pisa in 1564.

Op dat moment werden Aristotelische overtuigingen over de aard van de beweging gedeeld door het grootste deel van de wetenschappelijke gemeenschap. Aristoteles (384-322 a.C.) Hij was een opmerkelijke denker van het oude Griekenland, die zijn overtuigingen over de wetenschap had weerspiegeld in de 200 werken waarvan hij gelooft dat hij zijn leven heeft geschreven.

Slechts 31 van die werken kwamen tot op de dag van vandaag, en daarin legde de Griekse filosoof zijn visie op de natuur uit, die bekend staat als Aristotelische fysica. Een van de postulaten is als volgt: wanneer twee lichamen van dezelfde hoogte worden gedropt, bereikt de zwaarste altijd eerst de grond.

Aristoteles verklaarde dat de zwaarste objecten eerst op de grond kwamen, maar Galileo liet zien dat het niet zo is. Bron: Wikimedia Commons.

Galileo testte dit diepgewortelde geloof en begon met de ontwikkeling van de wetenschap op basis van experimenten, een revolutie die de mensheid ertoe bracht zijn eerste stappen buiten de aarde te zetten en het universum te breiden dat bekend is bij een onverwachte omvang.

[TOC]

Galileo's experimenten

Galileo Galilei portret

Tegenwoordig leren ze ons dat alle objecten, ongeacht hun massa, de grond bereiken op hetzelfde moment wanneer ze ze van een bepaalde hoogte laten vallen. Dit komt omdat iedereen zonder uitzondering met dezelfde versnelling beweegt: die van de zwaartekracht. Natuurlijk, zolang luchtweerstand wordt veracht.

Kan u van dienst zijn: thermische verwijding

We kunnen het tegelijkertijd zien vallen en van dezelfde hoogte een zwaar en een licht object, bijvoorbeeld een steen en een vel gerimpeld papier, en we zullen zien hoe ze tegelijkertijd de grond bereiken.

Wanneer objecten tegelijkertijd geen luchtwrijving hebben

Galileo in de Torre de Pisa

Galileo was vastbesloten om Aristotelische overtuigingen te testen door zorgvuldige experimenten en wiskundige ontwikkeling. De legende bevestigt dat het objecten van de bovenkant van de beroemde toren van Pisa heeft laten vallen, waarbij de tijd werd meetend die nodig was om voor elkaar te vallen.

Het is de vraag dat Galileo voor dit doel uitdrukkelijk naar de top van de toren is geüpload, omdat in elk geval de nauwkeurige meting van zo'n korte tijd -geschikt 3.4 s- Met de horloges van die tijd was het niet mogelijk.

Maar er wordt gezegd dat Galileo bij één gelegenheid veel mensen aan de voet van de toren heeft samengebracht om zelf te verifiëren, in feite twee verschillende massa -lichamen bereikten tegelijkertijd de grond.

De Italiaanse natuurkundige registreert echter in zijn boeken uit andere experimenten om de beweging te bestuderen en zo te ontdekken hoe dingen bewegen.

Onder deze zijn die van de eenvoudige slinger, die bestaat uit het hangen van een massa van een licht touw en het laten oscilleren en zelfs sommige waarin hij probeerde de snelheid van het licht te meten (zonder succes).

De afgeknotte slinger

Onder de vele Galileo -experimenten was er een waarin hij een slinger gebruikte, waaraan hij een kruidnagel op een tussenliggend punt plaatste tussen het begin van de beweging en de laagste positie.

Hiermee was hij van plan de slinger te truncar, dat wil zeggen, verkorten. Zodra de slinger de nagel bereikt, wordt deze teruggebracht naar het initiële punt, wat betekent dat de snelheid van de slinger alleen maar afhangt van de hoogte van waaruit deze werd vrijgegeven, en niet van de massa die aan de slinger hing.

Dit experiment inspireerde het volgende, een van de meest opvallende die de grote fysicus maakte en waardoor hij de principes van kinematica vaststelde.

Het kan u van dienst zijn: Samenvoegbaarheid: vaste stoffen, vloeistoffen, gassen, voorbeelden

Experimenten met het hellende vlak

Het experiment dat Galileo leidde tot de formulering van de wet van vrije val was dat van het hellende vlak, waarop hij bollen liet leiden van verschillende hoogten en met verschillende neigingen. Hij bewees ook de bollen om te stijgen en de hoogte te meten die ze bereikten.

Aldus toonde hij aan dat alle lichamen met dezelfde versnelling vallen zolang de wrijving niet ingrijpen. Dit is een ideale situatie, omdat wrijving nooit volledig verdwijnt. Een helaas gepolijst houtvlak vormt echter een goede aanpak.

Waarom besloot Galileo om een ​​hellend vlak te gebruiken als wat hij wilde, was om te zien hoe de lichamen vielen?

Heel eenvoudig: omdat er geen passende horloges waren om de herfsttijd nauwkeurig te meten. Toen had hij een briljante gebeurtenis: om die valer te laten vallen, "verzachten" zwaartekracht door een apparaat.

Stappen van het experiment

Galileo voerde de volgende volgorde uit en herhaalde het "ongeveer honderd keer" om zeker te zijn, zei hij in zijn boek Dialogen over twee nieuwe wetenschappen:

-Hij nam een ​​getrokken houten vliegtuig ongeveer 7 m lang, die een timmerman had ingediend en plaatste het met een bepaalde hellingshoek niet erg groot.

-Hij liet een bol op een bepaalde afstand naar beneden.

-Ik heb de reistijd gemeten.

-Herhaalde het bovenstaande met toenemende neigingen.

Galileo -observaties

Galileo merkte op dat, ongeacht de hellingshoek:

-De bolsnelheid nam toe met een constante snelheid -versnelling-.

-De afgelegde afstand was evenredig met het vierkant van de gebruikte tijd.

En hij concludeerde dat dit ook zou worden vervuld als de helling verticaal zou zijn, wat zeker neerkomt op een vrije val.

Formule

Als D de afstand is en t tijd is, kan de observatie van Galileo, in wiskundige vorm, worden samengevat in:

d ∝ t²

Tegenwoordig weten we dat de evenredigheidsconstante die nodig is om gelijkheid vast te stellen ½ g is, waarbij G de waarde van de versnelling van de zwaartekracht is, om te verkrijgen:

Kan u van dienst zijn: Bravais Networks: Concept, Kenmerken, voorbeelden, oefeningen

D = ½ GT²

De waarde van G die vandaag is geaccepteerd, is 9.81 m/s².

Twee hellende vliegtuigen waarmee ze worden geconfronteerd

Galileo liet de bollen niet alleen bergafwaarts door het vliegtuig, hij werd ook geconfronteerd met twee hellende vliegtuigen om te zien hoe ver een bol overbleef om te glijden.

En hij ontdekte dat de bol erin slaagde om naar dezelfde hoogte te klimmen waaraan hij vertrok. Toen nam de hellingshoek van de achtergrond af, zoals getoond in de onderste figuur, totdat deze volledig horizontaal was.

Als er geen wrijving is, beweegt de bol voor onbepaalde tijd. Bron: Wikimedia Commons.

In alle gevallen bereikte de bol een hoogte vergelijkbaar met het vertrek. En toen de achtergrond horizontaal werd, kon de bol voor onbepaalde tijd bewegen, tenzij de wrijving hem langzaam stopte.

Bijdragen van de experimenten van Galileo

Galileo wordt beschouwd, samen met Isaac Newton, de vader van de natuurkunde. Dit zijn enkele van de bijdragen aan de wetenschap van hun experimenten:

-Het concept van versnelling, fundamenteel in de studie van de kinematica van de lichamen, op deze manier legde Galileo de basis van de versnelde beweging, en daarmee die van mechanica, die Isaac Newton later zou versterken met zijn drie wetten met zijn drie wetten met zijn drie wetten.

-Hij benadrukte ook het belang van wrijvingskracht, een kracht die Aristoteles nooit had overwogen.

-Galileo toonde aan dat de continue werking van een kracht om de beweging van een lichaam te handhaven niet vereist is, omdat in afwezigheid van wrijving de bol voor onbepaalde tijd door het oppervlak van het vlak van het vlak beweegt.

Referenties

1. Álvarez, J. L. Het fenomeen van de val van de lichamen. Mexicaans fysica -tijdschrift. Hersteld van: Scielo.borg.
2. Hewitt, Paul. 2012. Conceptuele fysieke wetenschap. 5e. ED. Pearson.
3. Kirkpatrick, l. 2010. Natuurkunde: een conceptuele wereldweergave. 7e. Editie. Hekelen.
4. Meléndez, r. 2020. Het experiment dat Galileo deed. Hersteld van: Elbierzodigital.com.
5. Pérez, J. 2015. Experimenten met hellende ballen en plannen. Opgehaald uit: culturracientifica.com.
6. Ponce, c. 2016. Galileo Galilei en zijn vrije herfstwet. Hersteld van: bestiariatopologico.Blogspot.com.