Легенды Италии — Галилей и Пизанская башня
Главная » История Италии
На чтение 2 мин Просмотров 113
Город Пиза прославился благодаря двум вещам: своей удивительной «падающей» башне и великому ученому Галилео Галилею, который сначала учился, а затем и преподавал в местном университете. Интересно, что Галилей и Пизанская башня, эти две итальянские «легенды», тесным образом связаны между собой.
Украшением кладбища Кампо-Санто служит колокольня, уникальная по своей конструкции: она расположена под необычным углом к поверхности земли, поэтому наблюдателям кажется, что она вот-вот упадет. Однако это невероятно неустойчивое равновесие соблюдается уже восемьсот лет без малейшего ущерба для Пизанской башни.
Ее возведение продолжалось без малого два века – закончить строительство мешали постоянные войны и политические катаклизмы.
Поэтому созданием башни занимались несколько поколений архитекторов.
За давностью времен уже невозможно сказать, специально ли задумывался такой странный эффект «падения» или просто первый проект колокольни был составлен неправильно. Некоторые исследователи считают именно так: возможно, из-за неверного распределения тяжести башня просто просела, неравномерно погрузившись слишком маленьким фундаментом в мягкую почву. Впрочем, эта теория не объясняет главного: почему же она все-таки никак не упадет?!
Пизанцам больше нравится другая история. Якобы, последний архитектор по заказу духовенства построил идеальную во всех отношениях колокольню, но святые отцы отказались платить за работу. Тогда разочарованный зодчий с досады проклял свое творение, пожелав ему уйти из-под власти обманщиков. И башня, выполняя пожелание создателя, изо всех сил пытается вырвать из земли свое основание.
Пиза – город Коперника и Галилея
Именно в Пизе великий Коперник создавал свои труды, опровергающие основы привычного миропонимания.
И в этом городе спустя десятилетия профессор Галилео Галилей пытался доказать правильность теории своего духовного наставника и учителя.
Но ученый соглашался не со всеми авторитетами прошлых веков. К примеру, теории Аристотеля вызывали у Галилея критические замечания. На основании собственных наблюдений и расчетов, ученый пришел к выводу, что многие из признанных постулатов неверны. К примеру, скорость падения тел с разной массой Аристотель и Галилей оценивали совершенно по-особому.
Чтобы подтвердить свои выкладки, более того – продемонстрировать это ученой общественности, Галилей однажды взобрался на самый верх Пизанской башни, преодолев подъем почти в 300 ступенек. Кидая легкие и тяжелые образцы с 54-метровой высоты, профессор доказал всему миру, что любые предметы, единовременно брошенные вниз из одной точки, достигают земли одновременно, независимо от своего веса.
Галилео Галилей, Пизанская башня и маятниковые часы | News.com
Законы движения
Анастасия Макарова
Новый физический прибор — сердце
Всем хорошо знакома по многочисленным картинам и фотографиям стройная башня, расположенная в итальянском городе Пиза. Знакома не только своими пропорциями и изяществом, но и нависшей над ней бедой. Башня медленно, но заметно отклоняется от вертикали, будто кланяясь.
«Падающая» Пизанская башня расположена в городе, где родился и выполнил многие научные исследования современник Кеплера великий итальянский ученый Галилео Галилей. В родном городе Галилей стал профессором университета. Профессором математики, хотя занимался он не только математикой, но и оптикой, астрономией, механикой.
Вообразим, что в один из прекрасных летних дней в те далекие годы мы стоим около Пизанской башни, поднимаем голову и видим на верхней галерее… Галилея. Ученый любуется прекрасным видом на город? Нет, он, как шаловливый школьник, бросает вниз разнообразные предметы!
Ажурная Пизанская башня была невольным свидетелем опытов Галилео Галилея.
Вероятно, наше удивление еще больше возрастет, если кто-нибудь в это время скажет, что мы присутствуем при одном из важнейших физических экспериментов в истории науки.
Аристотель, мыслитель широчайшего кругозора, живший в IV веке до нашей эры, утверждал, что легкое тело падает с высоты медленнее тяжелого. Авторитет ученого был так велик, что это утверждение в течение тысячелетий считалось совершенно верным. Наши повседневные наблюдения к тому же часто, казалось бы, подтверждают мысль Аристотеля — медленно и плавно слетают легкие листья с деревьев в осеннем лесу, тяжело и быстро стучит крупный град по крыше…
Но Галилей недаром однажды сказал: «…в науках тысячи авторитетов не стоят одного скромного и верного утверждения».
Он усомнился в правоте Аристотеля.
Внимательное наблюдение за раскачиванием светильников в соборе помогло Галилею установить закономерности движения маятников.
Как будут вести себя оба тела — легкое и тяжелое, если их скрепить вместе? Задав себе этот вопрос, Галилей рассуждал далее: легкое тело должно замедлять движение тяжелого, но вместе они составляют еще более тяжелое тело и, следовательно, обязаны (по Аристотелю) падать еще быстрее.
Где выход из этого логического тупика? Остается только предположить, что оба тела должны падать с одинаковой скоростью.
На эксперименты заметно влияет воздух — сухой лист дерева медленно опускается на землю благодаря ласковым дуновениям ветра.
Эксперимент надо поставить с телами разного веса, но примерно одинаковой обтекаемой формы, чтобы воздух не вносил своих «поправок» в изучаемое явление.
И Галилей сбрасывает с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро массой 80 килограммов и значительно более легкую мушкетную пулю — массой всего 200 граммов.
Оба тела достигают земли одновременно!
Галилео Галилей. В нем гармонично сочетались таланты физика-теоретика и экспериментатора.
Галилею хотелось изучить поведение тел, когда они двигаются не так быстро. Он смастерил из длинных деревянных брусков прямоугольный желоб с хорошо отполированными стенками, поставил его наклонно и пускал вниз по нему (осторожно, без толчка) тяжелые шары.
Хороших часов тогда еще не существовало, и Галилей судил о времени, которое уходило на каждый опыт, взвешивая количество воды, вытекавшей через тонкую трубку из большой бочки.
С помощью таких «научных» приборов Галилей установил важную закономерность: пройденное шаром расстояние пропорционально квадрату времени, что подтвердило созревшую у него мысль о возможности движения тела с постоянным ускорением.
Однажды в соборе, наблюдая, как раскачиваются светильники разного размера и длины, Галилей пришел к выводу, что у всех светильников, подвешенных на нитях одинаковой длины, период раскачивания от одной верхней точки до другой и высота подъемов одинаковы и постоянны — независимо от веса! Как подтвердить необычный и, как выяснилось затем, совершенно верный вывод? С чем сопоставить колебания маятников, где взять эталон времени? И Галилей пришел к решению, которое для многих поколений ученых будет служить образцом блеска и остроумия физической мысли: он сравнил колебания маятника с частотой биения собственного сердца!
Внешний вид и устройство первых маятниковых часов, изобретенных Христианом Гюйгенсом.
Лишь триста с лишним лет спустя, в середине XX века, другой великий итальянец — Энрико Ферми поставит эксперимент, напоминающий достижения Галилея по простоте и точности. Ферми определит силу взрыва первой опытной атомной бомбы по расстоянию, на которое взрывная волна отнесет с его ладони лепестки бумаги…
Постоянство колебаний светильников и маятников одинаковой длины было доказано Галилеем, и на основе этого замечательного свойства колеблющихся тел Христиан Гюйгенс в 1657 году создал первые маятниковые часы с регулярным ходом.
Всем нам хорошо известны уютные часы с живущей в них «говорящей» кукушкой, возникшие благодаря наблюдательности Галилея, не покидавшей его даже во время богослужения в соборе.
Источник: Марк Колтун “Мир физики“.
Пизанская башня Галилея Эксперимент
Галилей и Пизанская башня многому научили нас о свободно падающих объектах. Да, та самая башня, которая не могла стоять прямо из-за своего веса, сыграла важную роль в открытии одной из основ физики.
У Галилея было видение пойти против идей Аристотеля, и проведенный им эксперимент доказал его правоту. Итак, что это был за эксперимент? Продолжайте читать, чтобы узнать.
Пизанская башня Галилея Объяснение эксперимента
Итальянский ученый Галилео Галилей провел знаменитый эксперимент, доказавший, что ускорение, с которым падают тела, одинаково независимо от их массы. Этот эксперимент известен как Эксперимент Пизанской башни Галилея. Его результатом было прямое нарушение теории гравитации Аристотеля, которая предполагала, что объекты падают со скоростью, прямо пропорциональной их массе.
Предсказание Архимеда об эксперименте (слева) и измерение Галилея (справа), Wikimedia Commons CC-BY-SA-3.0.
Хотя до сих пор неясно, был ли этот знаменитый эксперимент проведен в реальности или это был мысленный эксперимент, говорят, что Галилео Галилей провел его примерно в 1589 году. Он сбросил два шара разной массы с вершины Пизанской башни. потому что он хотел продемонстрировать, что объекты будут падать с одинаковой скоростью независимо от их массы.
Действительно, две сферы упали на землю одновременно, подтверждая идею о том, что объекты падают с одинаковой скоростью независимо от их массы. Это снова подтвердилось много лет спустя, когда астронавт Аполлона-15 Дэвид Скотт сбросил с одной высоты на Луну молоток и перо, и они одновременно ударились о поверхность Луны. До эксперимента Галилея широкое распространение получила теория гравитации Аристотеля, согласно которой объекты падают со скоростью, пропорциональной их массам. Спустя некоторое время после опыта Галилея он дал теоретическое объяснение этому явлению.
Эксперимент Галилея с падающим телом, проведенный Дэвидом Скоттом на Луне, в котором перо и молоток достигают поверхности Луны одновременно, StudySmarter Originals.
Мысленный эксперимент Галилея с падением мяча
Мысленный эксперимент Галилея с падением мяча сыграл решающую роль в понимании влияния ускорения гравитации на падающий объект, и он раз и навсегда положил конец спорам. Это доказало, что теория гравитации Аристотеля была неверной.
Давайте посмотрим, о чем думал Галилей!
Представьте, что вы стоите на вершине Пизанской башни. Предположим, что более тяжелые тела падают с большей скоростью, чем более легкие. Теперь вы бросаете сверху два шара разной массы, но есть одна загвоздка: шары связаны нитью. Согласно предположению, более тяжелый шар упадет быстрее, чем более легкий, поэтому нить будет натянута: натяжение нити тянет за собой более тяжелый мяч, что, следовательно, должно уменьшить его ускорение.
Все предметы падают с одинаковой скоростью, StudySmarter Originals.
Но это означало бы, что если мы уроним тяжелый шар без какой-либо привязанности, его ускорение будет больше, чем у системы, где два шара связаны. Это противоречит нашему первоначальному предположению, согласно которому более тяжелое тело будет падать быстрее: вся система должна падать быстрее, чем любой отдельный шар. Таким образом, наше предположение неверно: единственное возможное объяснение состоит в том, что все тела будут падать с одинаковой скоростью независимо от их массы.
В этом мысленном эксперименте мы предполагаем, что объекты находятся в свободном падении, а это означает, что мы не принимаем во внимание сопротивление воздуха.
Теория гравитации Галилея
Теория гравитации Галилея утверждает, что все объекты падают с одинаковой скоростью независимо от их массы.
Галилей в своем эксперименте определил, что предметы падают с одинаковым ускорением, подтвердив свое предсказание и опровергнув теорию гравитации Аристотеля, которая утверждает, что тела падают со скоростью, пропорциональной их массе.
Теория движения Галилея
Все мы слышали о первом законе движения Ньютона, но знаете ли вы, что первый закон движения Ньютона был первоначально предложен Галилеем?
Закон инерции Галилея гласит, что объект будет продолжать двигаться по прямой линии с постоянной скоростью, если на него не действует внешняя сила.
К такому выводу он пришел во время одного из своих экспериментов. Он обнаружил, что если вы позволите металлическому шару соскользнуть вниз по пандусу, а затем подняться на другой пандус, шар всегда поднимется на свою первоначальную вертикальную высоту независимо от наклона обоих пандусов.
Это навело его на мысль, что если бы наклон второй рампы был равен нулю, мяч продолжал бы катиться вечно, так как никогда не достиг бы своей первоначальной высоты. Много лет спустя Ньютон разработает свой первый закон движения на тех же принципах.
Эксперимент Галилея вдохновил и поддержал его закон инерции, StudySmarter Originals.
Галилей и ускорение
Аристотель утверждал, что сила вызывает скорость, но это снова было опровергнуто Галилеем, который утверждал, что сила вызывает ускорение. Это снова было получено из его эксперимента с падающими телами. Он предсказал, что скорость тел, падающих на землю, постоянно увеличивается. Это увеличение скорости, также известное как ускорение, вызвано силой тяжести. Мы можем доказать это с помощью эксперимента.
Когда мяч падает с высоты, экспериментально можно определить, что расстояние, которое он проходит за первую секунду спуска, будет меньше, чем расстояние, которое он проходит в последующие секунды спуска. Это означает, что его скорость постоянно увеличивается.
Эта увеличивающаяся скорость вызвана ничем иным, как гравитацией, которая является силой, что приводит нас к заключению, что сила производит ускорение.
Эксперимент Галилея в Пизанской башне — основные выводы
- Галилео Галилей провел эксперимент с падающими телами, чтобы опровергнуть теорию гравитации Аристотеля.
- Согласно теории Аристотеля, объекты падают со скоростью, пропорциональной их массе.
- Теория гравитации Галилея утверждает, что все объекты падают с одинаковой скоростью независимо от их массы. Это и по сей день считается правдой.
- Галилей объяснил свои выводы мысленным экспериментом с двумя шарами, соединенными нитью.
- Закон инерции Галилея гласит, что объект продолжает двигаться прямолинейно с постоянной скоростью, пока на него не действует внешняя сила.
- То же, что и первый закон Ньютона.
- Свободное падение не учитывает силу трения сопротивления воздуха.
- Галилей обнаружил, что сила вызывает ускорение, а не скорость.
Пизанская башня Галилея Мысленный эксперимент: ускорение силы тяжести не зависит от… | Деванш Миттал | Интуитивная физика
Пизанская башня Галилея Мысленный эксперимент: ускорение силы тяжести не зависит от массы. Сила мысленных экспериментов.
Теория гравитации Аристотеля ранее утверждала, что объекты падают со скоростью, пропорциональной их массе, а это означает, что чем тяжелее объект, тем быстрее он будет падать под действием силы тяжести. Во времена Аристотеля считалось, что более тяжелый объект ускоряется сильнее под действием силы тяжести, пока Галилей не провел мысленный эксперимент, опровергший утверждение Аристотеля.
Согласно биографии ученика Галилея Винченцо Вивиани, в 1589 году итальянский ученый Галилей сбросил с Пизанской башни два шара разной массы, чтобы продемонстрировать, что время их падения не зависит от их массы. С помощью этого метода он якобы обнаружил, что объекты падают с одинаковым ускорением независимо от их массы.
Это противоречило тому, чему учил Аристотель: тяжелые предметы падают быстрее, чем более легкие, прямо пропорционально их весу. Хотя эта история была пересказана в популярных отчетах, сам Галилей не упоминает о таком эксперименте, и большинство историков признают, что это был мысленный эксперимент, которого на самом деле не было.
Независимо от того, проводится эксперимент в реальности или нет, мысленный эксперимент фактически доказывает, что объекты будут падать с одинаковым ускорением под действием силы тяжести, независимо от их массы.
Галилей пришел к своей гипотезе с помощью знаменитого мысленного эксперимента, изложенного в его книге «О движении».
Ниже приведен удивительный мысленный эксперимент.
Предположим, что более тяжелые объекты падают быстрее, чем более легкие.
Теперь представьте два объекта, один из которых легче, а другой тяжелее другого, соединены друг с другом нитью. Сбросьте эту систему объектов с вершины башни. Если мы предположим, что более тяжелые объекты действительно падают быстрее, чем более легкие (и, наоборот, более легкие объекты падают медленнее), струна вскоре натянется, поскольку более легкий объект задерживает падение более тяжелого объекта, и, таким образом, чистое ускорение системы (более легкое и более тяжелого объекта вместе) будет меньше, чем ускорение одного более тяжелого объекта! Что на самом деле противоречит первоначальному предположению.
Leave a Reply