Галилео Галилей и равноускоренное движение

Видео: Про Пизанскую башню Галилео Галилея и маркиза Гвидобальдо дель Монти Эпизод 2

Все тела в реальных условиях не могут двигаться с постоянными скоростями, и обычно скорость тела меняется со временем и по направлению, и по величине. Такое движение называют неравномерным. Самым простым неравномерным движением тел является прямолинейное равноускоренное движение, а его ярким примером можно считать свободное падение.

Теорию равноускоренного движения разработал Галилео Галилей. Именно он впервые дал определение такому виду движения, описал его закономерности и доказал ряд теорем.

Ученые изучали движение физических тел еще с незапамятных времен. Задолго до рождения Галилея были заложены основы кинематики. Сейчас определить путь, пройденный телом за какое-то время с известной постоянной скоростью, может любой ученик начальной школы. Достаточно умножить скорость тела на время движения – и ответ готов!

Сложности возникли, как только стали рассматривать движение тела с переменной скоростью, а ведь в жизни так бывает практически всегда. Посмотрите на стрелку спидометра машины – она постоянно в движении и показывает, что скорость автомобиля меняется практически каждую минуту, а то и чаще. Эта проблема – как рассчитать путь движения тела с постоянно меняющейся скоростью – волновала умы ученых еще задолго до Галилея.

Проведя ряд опытов, Галилей показал, что понятие «свободное падение тела» равносильно понятию «равноускоренное движение».

Сегодня, имея сверхточные приборы измерения времени, пронаблюдать динамику падения сможет даже школьник. Во времена Галилея обычные механические часы были редкостью, причем неточной и примитивной. Поэтому ученому пришлось создать совершенно новый прибор, с помощью которого проблема всех измерений величин при падении была решена. Экспериментируя и изменяя условия проведения опыта, делая измерения и умозаключения, Галилей постепенно пришел к выводу, что тело, стартующее с нулевой скоростью, дальше движется, постепенно эту скорость наращивая. В переводе на язык математики наблюдаемое им равноускоренное движение можно описать с помощью формулы a=vt d=(at2)/2, где v — скорость, ускорение тела - a, d — расстояние, которое прошло тело за время t.

Если понаблюдать за падением тел и проанализировать данные формулы, то можно следом за ученым утверждать:

&bull- скорость падения со временем, прошедшим с начала движения, даже зримо возрастает-

&bull- если тело совершает равноускоренное движение, то первую половину пути оно пройдет дольше, чем оставшуюся часть-

&bull- чем дольше "разгоняется" тело, тем больший путь оно пройдет за одинаковые промежутки времени.

Кроме того, Галилео Галилей сделал еще один достаточно важный вывод, правда, не смог подтвердить его измерениями. Он установил, что ускорение свободного падения g будет практически одинаково возле поверхности Земли и равно g = 9,8 м/с2. Эта величина характеризует падение тел возле поверхности нашей планеты за счет сил земного притяжения, поэтому ее называют ускорением свободного падения или гравитационным ускорением.

Видео: Равномерное и неравномерное движение. Скорость

Результаты исследований Галилея явились основой для более поздних триумфальных открытий Ньютона и легли в основу современной классической механики. Значительно позже Ньютон показал, что ускорение тела можно рассчитать и теоретически, используя открытые им законы механики и закон всемирного тяготения.

Еще один не менее важный вывод из открытий Галилея – ускорение свободного падения совершенно не зависит от массы. Это практическое заключение полностью противоречило всем существующим ранее утверждениям натурфилософов. Ведь они утверждали, что всякая вещь стремится к центру мироздания (а Земля, на их взгляд, этим центром и была) и чем массивнее предмет, тем быстрее он это делает.

Видео: Учебные фильмы по физике

Конечно, свои выводы Галилей делал на основе экспериментов. Но вряд ли ученый проводил приписываемые ему эксперименты, сбрасывая с «падающей» башни в г.Пизе различные предметы, якобы наглядно демонстрируя, что все они упадут на поверхность Земли одновременно. Можно лишь с уверенностью утверждать, что Галилей знал наверняка: более тяжелые предметы упадут на землю быстрее из-за действующего на них сопротивления воздуха. Но ведь людям свойственно придумывать небылицы.