Galileo Galilei und sein freies Fallgesetz

Der Freies Fallgesetz von Galileo Galilei stellt fest, dass die von einem Körper zurückgelegte Strecke, die frei von einer bestimmten Höhe freigesetzt wird, proportional zum Quadrat der Zeit ist, die für die Reise aufgewendet wurde.

Und da die Zeit nur von der Höhe abhängt, erreichen alle Körper gleichzeitig den Boden, unabhängig von ihrer Masse, wenn sie aus der gleichen Höhe fallen gelassen werden.

Galileo, einer der hellsten Wissenschaftler aller Zeiten, wurde 1564 in der italienischen Stadt Pisa geboren.

Zu dieser Zeit wurden aristotelische Überzeugungen über die Natur der Bewegung von den meisten wissenschaftlichen Gemeinschaften geteilt. Aristoteles (384-322 a.C.) Er war ein bemerkenswerter Denker des alten Griechenlands, der seine Überzeugungen über die Wissenschaft in den 200 Werken widerspiegelt hatte, von denen er glaubt, dass.

Nur 31 dieser Werke kamen bis heute, und in ihnen erklärte der griechische Philosoph seine Vision der Natur, die als bekannt ist Aristotelische Physik. Einer seiner Postulate ist wie folgt: Wenn zwei Körper aus der gleichen Höhe fallen gelassen werden, erreicht der schwerste immer zuerst den Boden.

Aristoteles erklärte, dass die schwersten Objekte zuerst zu Boden kamen, aber Galileo zeigte, dass es nicht so ist. Quelle: Wikimedia Commons.

Galileo testete diesen fest verankerten Glauben und begann mit der Entwicklung der Wissenschaft auf der Grundlage von Experimenten, einer Revolution, die die Menschheit dazu veranlasste, ihre ersten Schritte außerhalb der Erde zu unternehmen, und erweiterte das Universum, das einer unerwarteten Größe bekannt ist.

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Galileos Experimente

Galileo Galilei Porträt

Heutzutage lehren sie uns, dass alle Objekte, unabhängig von ihrer Masse, gleichzeitig den Boden erreichen, wenn sie sie aus einer bestimmten Höhe fallen lassen. Dies liegt daran, dass jeder ausnahmslos mit der gleichen Beschleunigung bewegt wird: die der Schwerkraft. Natürlich, solange der Luftwiderstand verachtet wird.

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Wir können sehen, wie es gleichzeitig und aus der gleichen Höhe ein schweres und ein leichtes Objekt fällt, zum Beispiel ein Stein und ein Blatt gefalteten Papiers, und wir werden sehen, wie sie gleichzeitig den Boden erreichen.

Wenn Objekte nicht gleichzeitig Luft Reibung haben

Galileo im Torre de Pisa

Galileo war entschlossen, aristotelische Überzeugungen durch sorgfältiges Experimentieren und mathematische Entwicklung zu testen. Die Legende bestätigt, dass sie Objekte von der Spitze des berühmten Turms von PISA fallen ließ, und misst die Zeit, die es brauchte, um jedem zu fallen.

Es ist fraglich, dass Galileo für diesen Zweck ausdrücklich auf den Turm hochgeladen hat, da in jedem Fall die genaue Messung einer solchen kurzen Zeit -angemessen 3.4 s- mit den Uhren der Zeit war es nicht möglich.

Aber es wird gesagt, dass Galileo einmal viele Menschen am Fuße des Turms zusammenbrachte, um selbst zu überprüfen.

Der italienische Physiker verzeichnet jedoch in seinen Büchern aus anderen Experimenten, um die Bewegung zu untersuchen und so herauszufinden, wie sich die Dinge bewegen.

Unter diesen befinden sich die des einfachen Pendels, das darin besteht, eine Masse eines Lichtseils aufzuhängen und es oszilliert zu lassen, und sogar einige, in denen er versuchte, die Lichtgeschwindigkeit zu messen (ohne Erfolg).

Das abgeschnittene Pendel

Unter den vielen Galileo -Experimenten war eine, in der er ein Pendel verwendete, zu dem er eine Nelke an einem Zwischenpunkt zwischen dem Beginn der Bewegung und der niedrigsten Position legte.

Damit wollte er das Pendel abschneiden, das heißt es verkürzen. Sobald das Pendel den Nagel erreicht hat, wird es an den Anfangspunkt zurückgegeben, was bedeutet, dass die Geschwindigkeit des Pendels nur von der Höhe abhängt, aus der es freigesetzt wurde, und nicht von der Masse, die vom Pendel hing.

Dieses Experiment inspirierte das nächste, eines der bemerkenswertesten, die der große Physiker machte und durch das er die Prinzipien der Kinematik feststellte.

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Experimente mit der geneigten Ebene

Das Experiment, das Galileo zur Formulierung des Freifallgesetzes führte. Er erwies sich auch, die Kugeln zu erhöhen, um zu steigen und die Höhe zu messen, die sie erreichten.

So zeigte er, dass alle Körper mit der gleichen Beschleunigung fallen, solange die Reibung nicht eingeht. Dies ist eine ideale Situation, da die Reibung nie vollständig verschwindet. Eine geneigte polierte Holzebene ist jedoch einen guten Ansatz.

Warum hat sich Galileo entschieden, ein geneigtes Flugzeug zu benutzen, wenn das, was er wollte, zu sehen, wie die Körper fielen?

Sehr einfach: Weil es keine geeigneten Uhren gab, um die Fallzeit genau zu messen. Dann hatte er ein brillant.

Schritte des Experiments

Galileo führte die folgende Sequenz durch und wiederholte sie "ungefähr hundertmal", um sicher zu sein, sagte er in seinem Buch Dialoge über zwei neue Wissenschaften:

-Er nahm ein ungefähr 7 m langes Holzflugzeug, das einen Schreiner beauftragt hatte.

-Er ließ eine Kugel in einem bestimmten Abstand nach unten.

-Ich habe die Reisezeit gemessen.

-Wiederholte das oben mit zunehmenden Neigungen.

Galileo -Beobachtungen

Galileo beobachtete, dass unabhängig vom Neientwinkel:

-Die Kugelgeschwindigkeit stieg mit konstanter Geschwindigkeitsbekenntnis an-.

-Die zurückgelegte Strecke war proportional zum Quadrat der verwendeten Zeit.

Und er kam zu dem Schluss, dass dies auch erfüllt sein würde, wenn die Rampe vertikal wäre, was sicherlich einen freien Fall entspricht.

Formel

Wenn D die Entfernung und T ist Zeit ist, kann die Beobachtung von Galileo in mathematischer Form zusammengefasst werden in:

d ∝ t²

Heute wissen wir, dass die zur Feststellung der Gleichheit erforderlichen Verhältnismäßigkeitskonstante ½ g beträgt, wobei G der Wert der Beschleunigung der Schwerkraft ist, um zu erhalten:

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D = ½ GT²

Der heute akzeptierte Wert von G ist 9.81 m/s².

Zwei geneigte Flugzeuge waren ausgesetzt

Galileo ließ die Kugeln nicht nur vom Flugzeug bergab bergab.

Und er stellte fest, dass die Sphäre es schaffte, auf die gleiche Höhe zu klettern, aus der er ging. Dann nahm der Neigungswinkel des Hintergrunds ab, wie in der unteren Figur gezeigt, bis er vollständig horizontal war.

Wenn es keine Reibung gibt, bewegt sich die Kugel auf unbestimmte Zeit. Quelle: Wikimedia Commons.

In allen Fällen erreichte die Kugel eine Höhe wie die Abreise. Und als der Hintergrund horizontal wurde, konnte sich die Kugel auf unbestimmte Zeit bewegen, es sei denn, die Reibung stoppte sie langsam.

Beiträge von Galileos Experimenten

Galileo wird zusammen mit Isaac Newton als Vater der Physik betrachtet. Dies sind einige der Beiträge zur Wissenschaft aus ihren Experimenten:

-Das Konzept der Beschleunigung, grundlegend für die Untersuchung der Kinematik der Körper, legte Galileo die Grundlagen der beschleunigten Bewegung und mit denen der Mechaniker, die später Isaac Newton mit seinen drei Gesetzen stärken würden.

-Er betonte auch die Bedeutung der Reibungskraft, eine Kraft, die Aristoteles nie in Betracht gezogen hatte.

-Galileo zeigte, dass die kontinuierliche Wirkung einer Kraft, um die Bewegung eines Körpers aufrechtzuerhalten.

Verweise

1. Álvarez, J. L. Das Phänomen des Sturzes der Körper. Mexikanisches Physikmagazin. Erholt von: Scielo.Org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konzeptionelle Physik. 5. Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, l. 2010. Physik: eine konzeptionelle Weltanschauung. 7. Auflage. Cengage.
4. Meléndez, r. 2020. Das Experiment, das Galileo durchgeführt hat. Erholt von: Elbierzodigital.com.
5. Pérez, J. 2015. Experimente mit geneigten Bällen und Plänen. Abgerufen von: Culturacientifica.com.
6. Ponce, c. 2016. Galileo Galilei und sein freies Fallgesetz. Erholt von: Bestiariatopologico.Blogspot.com.