Галілео Галілей і рівноприскореного руху

Всі тіла в реальних умовах не можуть рухатися з постійними швидкостями, і звичайно швидкість тіла змінюється з часом і за напрямком, і за величиною. Такий рух називають нерівномірним. Найпростішим нерівномірним рухом тіл є прямолінійне рівноприскореному русі, а його яскравим прикладом можна вважати вільне падіння.

Теорію рівноприскореного руху розробив Галілео Галілей. Саме він вперше дав визначення такому виду руху, описав його закономірності і довів ряд теорем.

Учені вивчали рух фізичних тіл ще з незапам'ятних часів. Задовго до народження Галілея були закладені основи кінематики. Зараз визначити шлях, пройдений тілом за якийсь час з відомою постійною швидкістю, може будь-який учень початкової школи. Досить помножити швидкість тіла на час руху - і відповідь готова!

Складнощі виникли, як тільки стали розглядати рух тіла зі змінною швидкістю, а адже в житті так буває практично завжди. Подивіться на стрілку спідометра машини - вона постійно в русі і показує, що швидкість автомобіля змінюється практично кожну хвилину, а то й частіше. Ця проблема - як розрахувати шлях руху тіла з мінливою швидкістю - хвилювала уми вчених ще задовго до Галілея.

Провівши ряд дослідів, Галілей показав, що поняття «вільне падіння тіла» рівносильно поняттю «рівноприскореного руху».

Сьогодні, маючи надточні прилади вимірювання часу, поспостерігати динаміку падіння зможе навіть школяр. За часів Галілея звичайні механічні годинники були рідкістю, причому неточною і примітивною. Тому вченому довелося створити абсолютно новий прилад, за допомогою якого проблема всіх вимірювань величин при падінні була вирішена. Експериментуючи і змінюючи умови проведення досвіду, роблячи вимірювання і умовиводи, Галілей поступово прийшов до висновку, що тіло, що стартує з нульовою швидкістю, далі рухається, поступово цю швидкість нарощуючи. У перекладі на мову математики спостережуване їм рівноприскореного руху можна описати за допомогою формули a = vt d = (at2) / 2, де v - швидкість, прискорення тіла - a, d - відстань, яку пройшло тіло за час t.

Якщо поспостерігати за падінням тіл і проаналізувати дані формули, то можна слідом за вченим стверджувати:

• швидкість падіння з часом, які пройшли з початку руху, навіть зримо зростає-

• якщо тіло здійснює рівноприскореного руху, то першу половину шляху воно пройде довше, ніж залишилася частина-

• чим довше "розганяється" тіло, тим більший шлях воно пройде за однакові проміжки часу.

Крім того, Галілео Галілей зробив ще один досить важливий висновок, правда, не зміг підтвердити його вимірами. Він встановив, що прискорення вільного падіння g буде практично однаково біля поверхні Землі і одно g = 9,8 м / с2. Ця величина характеризує падіння тіл біля поверхні нашої планети за рахунок сил земного тяжіння, тому її називають прискоренням вільного падіння або гравітаційним прискоренням.

Результати досліджень Галілея стали основою для пізніших тріумфальних відкриттів Ньютона і лягли в основу сучасної класичної механіки. Значно пізніше Ньютон показав, що прискорення тіла можна розрахувати і теоретично, використовуючи відкриті ним закони механіки і закон всесвітнього тяжіння.

Ще один не менш важливий висновок з відкриттів Галілея - прискорення вільного падіння абсолютно не залежить від маси. Це практичне висновок повністю суперечило всім існуючим раніше твердженнями натурфілософів. Адже вони стверджували, що кожна річ прагне центру світобудови (а Земля, на їх погляд, цим центром і була) і чим масивніше предмет, тим швидше він це робить.

Звичайно, свої висновки Галілей робив на основі експериментів. Але навряд чи вчений проводив приписувані йому експерименти, скидаючи з «падаючою» башти в г.Пізе різні предмети, нібито наочно демонструючи, що всі вони впадуть на поверхню Землі одночасно. Можна лише з упевненістю стверджувати, що Галілей знав напевно: більш важкі предмети впадуть на землю швидше через діє на них опору повітря. Але ж людям властиво вигадувати небилиці.