Galileo Galilei och hans fria höstlag

De Free Fall Law av Galileo Galilei konstaterar att avståndet som reste av en kropp som fritt frigörs från en viss höjd, är proportionell mot kvadratet för den tid som spenderas för att resa den.

Och eftersom tiden bara beror på höjden når alla kroppar marken samtidigt, oavsett deras massa, när de släpps från samma höjd.

Galileo, en av de ljusaste forskarna genom tiderna, föddes i den italienska staden Pisa 1564.

Vid den tiden delades aristoteliska övertygelser om rörelsens natur av de flesta av det vetenskapliga samhället. Aristoteles (384-322 a.C.) Han var en anmärkningsvärd tänkare av forntida Grekland, som hade reflekterat sin tro på vetenskapen i de 200 verk som han tror att han skrev under hela sitt liv.

Endast 31 av dessa verk kom till denna dag, och i dem förklarade den grekiska filosofen sin vision om naturen, som är känd som Aristotelisk fysik. Ett av dess postulater är som följer: När två kroppar tappas från samma höjd når de tyngsta alltid marken först.

Aristoteles förklarade att de tyngsta föremålen först kom till marken, men Galileo visade att det inte är så. Källa: Wikimedia Commons.

Galileo testade denna förankrade tro och med den började utvecklingen av vetenskap baserat på experiment, en revolution som ledde till att mänskligheten tog sina första steg utanför jorden och utvidgade universum känt till en otänkta storlek.

[TOC]

Galileos experiment

Galileo Galilei Portrait

Numera lär de oss att alla föremål, oavsett deras massa, når marken samtidigt när de släpper dem från en viss höjd. Detta beror på att alla utan undantag rör sig med samma acceleration: tyngdkraften. Naturligtvis så länge luftmotståndet föraktas.

Kan tjäna dig: termisk dilatation

Vi kan se det släppa samtidigt och från samma höjd ett tungt och ett lätt föremål, till exempel en sten och ett ark med rynkat papper, och vi kommer att se hur de når marken samtidigt.

När föremål inte har luftfriktion samtidigt

Galileo i Torre de Pisa

Galileo var fast besluten att testa aristoteliska övertygelser genom noggrann experiment och matematisk utveckling. Legenden bekräftar att den tappade föremål från toppen av det berömda tornet som lutade till Pisa, och mäter den tid det tog att falla till var och en.

Det är tveksamt att Galileo uttryckligen har laddat upp till toppen av tornet för detta ändamål, eftersom i alla fall den exakta mätningen av en så kort tid -ungefär 3.4 S- Med tidens klockor var det inte möjligt.

Men det sägs att Galileo vid ett tillfälle samlade många människor vid foten av tornet för att verifiera själva, i själva verket nådde två olika massor av massor på marken samtidigt.

Men den italienska fysikern spelar in sina böcker från andra experiment för att studera rörelsen och därmed ta reda på hur saker rör sig.

Bland dessa är de av den enkla pendeln, som består av att hänga en massa av ett ljusrep och lämna det oscillerade och till och med några där han försökte mäta ljusets hastighet (utan framgång).

Den trunkerade pendeln

Bland de många Galileo -experimenten var en där han använde en pendel, till vilken han placerade en kryddnejlika vid någon mellanliggande punkt mellan rörelsens början och den lägsta positionen.

Med detta tänkte han att trunkar pendeln, det vill säga förkorta den. När pendeln når nageln återförs den till den första punkten, vilket innebär att pendelhastigheten endast beror på höjden från vilken den släpptes, och inte på massan som hängde från pendeln.

Detta experiment inspirerade den nästa, en av de mest anmärkningsvärda som den stora fysikern gjorde och genom vilken han etablerade principerna för kinematik.

Det kan tjäna dig: Kompressibilitet: fasta ämnen, vätskor, gaser, exempel

Experiment med det lutande planet

Experimentet som ledde Galileo till formuleringen av lagen om fritt fall var det i det lutande planet, på vilket han lät blyfärer från olika höjder och med olika lutningar. Han visade sig också öka sfärerna för att stiga och mäta höjden de nådde.

Således visade han att alla kroppar faller med samma acceleration så länge friktionen inte ingriper. Detta är en idealisk situation, eftersom friktion aldrig försvinner helt. Ett lutande polerat träplan utgör emellertid ett bra tillvägagångssätt.

Varför beslutade Galileo att använda ett lutande plan om det han ville var att se hur kropparna föll?

Mycket enkelt: Eftersom det inte fanns några lämpliga klockor för att exakt mäta hösttiden. Då hade han en lysande händelse: att göra det fallet långsammare, "mjukgör" tyngdkraften genom en enhet.

Steg i experimentet

Galileo genomförde följande sekvens och upprepade den "ungefär hundra gånger" för att vara säker, sa han i sin bok Dialoger om två nya vetenskaper:

-Han tog ett draget träplan ungefär 7 m långt, som hade beställt en snickare och placerat det med en viss lutningsvinkel inte särskilt stor.

-Han släppte en sfär på ett visst avstånd ner.

-Jag mätte restiden.

-Upprepade ovanstående med ökande lutningar.

Galileo -observationer

Galileo observerade att oavsett lutningsvinkel:

-Sfärhastigheten ökade med en konstant hastighet -Acceleration-.

-Det resade avståndet var proportionellt mot kvadratet för den använda tiden.

Och han drog slutsatsen att detta också skulle uppfyllas om rampen var vertikal, vilket verkligen motsvarar ett fritt fall.

Formel

Om D är avståndet och T är tid, kan Galileos observation, i matematisk form, sammanfattas i:

d ∝ t²

Idag vet vi att proportionalitetskonstanten som krävs för att fastställa jämlikhet är ½ g, där g är värdet på tyngdens acceleration, för att erhålla:

Kan tjäna dig: Bravais Networks: koncept, egenskaper, exempel, övningar

D = ½ gt²

Värdet på G som accepteras idag är 9.81 m/s².

Två lutande plan står inför

Galileo lät inte bara sfärerna nedförsbacke vid planet, han mötte också två lutande plan för att se hur långt en sfär som var kvar att glida.

Och han fann att sfären lyckades klättra till samma höjd från vilken han lämnade. Då minskade bakgrunden av lutningen av bakgrunden, som visas i den nedre figuren, tills den var helt horisontell.

Om det inte finns någon friktion rör sig sfären på obestämd tid. Källa: Wikimedia Commons.

I alla fall nådde sfären en höjd som liknar avgången. Och när bakgrunden blev horisontell kunde sfären röra sig på obestämd tid, såvida inte friktionen långsamt stoppade den.

Bidrag från Galileos experiment

Galileo betraktas tillsammans med Isaac Newton, fysikens far. Det här är några av bidrag till vetenskap från deras experiment:

-Begreppet acceleration, grundläggande i studien av kroppens kinematik, lade Galileo på detta sätt grunden för den accelererade rörelsen, och med den för mekanik, som senare skulle stärka Isaac Newton med sina tre lagar.

-Han framhöll också vikten av friktionskraft, en styrka som Aristoteles aldrig hade övervägt.

-Galileo visade att den kontinuerliga verkan av en styrka för att upprätthålla en kropps rörelse inte krävs, eftersom i frånvaro av friktion fortsätter sfären att röra sig på obestämd tid genom planets yta.

Referenser

1. Álvarez, J. L. Fenomenet med kroppens fall. Mexikansk fysikmagasin. Återhämtat sig från: Scielo.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptuell fysisk vetenskap. Femte. Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, l. 2010. Fysik: En konceptuell världssyn. 7th. Utgåva. Häck.
4. Meléndez, r. 2020. Experimentet som Galileo gjorde. Återhämtat sig från: elbierzodigital.com.
5. Pérez, J. 2015. Experiment med lutande bollar och planer. Hämtad från: Culturecientifica.com.
6. Ponce, c. 2016. Galileo Galilei och hans fria höstlag. Återställt från: Bestiariatopologico.Bloggfläck.com.