Galileo Galilei și mișcarea uniformă a accelerării

Toate corpurile în condiții reale nu se pot mișca la viteze constante și, de obicei, viteza corpului variază în timp, în direcție și în magnitudine. Această mișcare este numită neuniformă. Cea mai simplă mișcare neuniformă a corpurilor este o mișcare rectilinie uniform accelerată, iar o cădere liberă poate fi considerată un prim exemplu.

Teoria mișcării accelerată uniform a fost dezvoltată de Galileo Galilei. Acesta a fost primul care a definit acest lucru mintea, a descris regulile sale și a dovedit o serie de teoreme.

Oamenii de știință au studiat mișcarea corpurilor fizice din timpuri imemoriale. Cu mult înainte de nașterea lui Galileo, au fost puse bazele cinematicii. Acum, pentru a determina calea călătorită de corp timp de ceva timp cu o viteză constantă cunoscută, orice student elementar poate. Este suficient să multiplicați viteza corpului în momentul mișcării - și răspunsul este gata!

Dificultățile au apărut de îndată ce am început să gândim mișcarea unui corp cu viteză variabilă și totuși în viață se întâmplă aproape întotdeauna. Uită-te la săgeata vitezometrului mașinii - este mereu în mișcare și arată că viteza mașinii se schimbă aproape în fiecare minut și chiar mai des. Această problemă - cum se calculează calea corpului cu o viteză mereu în schimbare - a îngrijorat mințile oamenilor de știință cu mult înainte de Galileo.

După o serie de experimente, Galileo a arătat că conceptul de "cădere liberă a corpului" este echivalent cu conceptul de "mișcare uniformă accelerată".

Astăzi, având dispozitive ultra-precise de măsurare a timpului, chiar și un elev școlar va putea observa dinamica căderii. La vremea lui Galileo, ceasul mecanic uzual era o raritate, inexactă și primitivă. De aceea, omul de știință a trebuit să creeze un dispozitiv complet nou, cu ajutorul căruia sa rezolvat problema tuturor măsurătorilor de mărime în timpul toamnei. Experimentarea și schimbarea condițiilor de experiment, efectuarea de măsurători și raționament, Galileo a ajuns treptat la concluzia că organismul, pornind de la viteza zero și apoi se mută crescând treptat viteza. Tradus în matematică observate le mișcare uniform accelerată poate fi descrisă folosind limbajul formula a = vt d = (AT2) / 2, în cazul în care v - viteza, accelerația a corpului - a, d - distanța pe care corpul a trecut pe parcursul timpului t.

Dacă observați căderea cadavrelor și analizați datele formulei, atunci puteți urmări pe om de știință după declarația:

• rata de cădere cu timpul scurs de la începutul mișcării crește chiar vizibil;

• Dacă corpul efectuează o mișcare la fel de accelerată, atunci prima jumătate a căii va dura mai mult decât restul;

• Cu cât corpul "accelerează" mai mult, cu atât este mai mare distanța parcursă la intervale identice de timp.

În plus, Galileo Galilei a făcut o altă concluzie importantă, deși nu a putut să o confirme prin măsurători. A găsit asta accelerarea gravitației g va fi practic la fel în apropierea suprafeței Pământului și este egal cu g = 9,8 m / s2. Această valoare caracterizează căderea cadavrelor de lângă suprafața planetei noastre datorită forțelor gravitaționale, așa că se numește accelerarea gravitației sau accelerația gravitațională.

Rezultatele studiilor lui Galileo au stat la baza descoperirilor triumfale ale lui Newton și au constituit baza mecanicii clasice moderne. Mult mai târziu, Newton a arătat că accelerarea corpului poate fi calculată teoretic, folosind legile mecanicii descoperite de el și legea gravitației universale.

O altă concluzie nu mai puțin importantă din descoperirile lui Galileo - accelerarea căderii libere este complet independentă de masă. Această concluzie practică a contrazis complet toate afirmațiile anterioare ale filosofilor naturali. La urma urmei, ei au susținut că fiecare lucru tinde spre centrul universului (și Pământul, în opinia lor, acest centru a fost) și cu cât obiectul este mai masiv, cu atât mai repede îl face.

Desigur, Galileo și-a făcut concluziile pe baza unor experimente. Dar este greu de un om de știință au efectuat experimente atribuite lui, a aruncat un turn g.Pize diverse elemente „care se încadrează în mod clar“ ar fi să demonstreze că toate se încadrează la suprafața Pământului, în același timp. Putem spune cu certitudine că Galileo știa cu siguranță: obiectele mai grele vor cădea mai repede la suprafață din cauza rezistenței aerului care acționează asupra lor. Dar oamenii tind să inventeze fabule.