Галілеа Галілей і роўнапаскоранага рух

Усе цела ў рэальных умовах не могуць рухацца з пастаяннымі хуткасцямі, і звычайна хуткасць цела змяняецца з часам і па кірунку, і па велічыні. Такі рух называюць нераўнамерным. Самым простым нераўнамерным рухам тэл з'яўляецца прамалінейнае роўнапаскоранага рух, а яго яркім прыкладам можна лічыць свабоднае падзенне.

Тэорыю роўнапаскоранага руху распрацаваў Галілеа Галілей. Менавіта ён упершыню даў вызначэнне такому ўвазе руху, апісаў яго заканамернасці і даказаў шэраг тэарэм.

Навукоўцы вывучалі рух фізічных тэл яшчэ з спрадвечных часоў. Задоўга да нараджэння Галілея былі закладзеныя асновы кінематыкі. Цяпер вызначыць шлях, пройдзены целам за нейкі час з вядомай пастаяннай хуткасцю, можа любы вучань пачатковай школы. Дастаткова памножыць хуткасць цела на час руху - і адказ гатовы!

Складанасці паўсталі, як толькі сталі разглядаць рух цела з зменнай хуткасцю, а бо ў жыцці так бывае практычна заўсёды. Паглядзіце на стрэлку спідометра машыны - яна ўвесь час у руху і паказвае, што хуткасць аўтамабіля змяняецца практычна кожную хвіліну, а то і часцей. Гэтая праблема - як разлічыць шлях руху цела з пастаянна змяняецца хуткасцю - хвалявала розумы навукоўцаў яшчэ задоўга да Галілея.

Правёўшы шэраг досведаў, Галілей паказаў, што паняцце «свабоднае падзенне цела» раўнасільна паняццю «роўнапаскоранага рух».

Сёння, маючы звышдакладныя прыборы вымярэння часу, праназіраць дынаміку падзення зможа нават школьнік. У часы Галілея звычайныя механічныя гадзіны былі рэдкасцю, прычым недакладнай і прымітыўнай. Таму навукоўцу прыйшлося стварыць зусім новы прыбор, з дапамогай якога праблема ўсіх вымярэнняў велічынь пры падзенні была вырашана. Эксперыментуючы і змяняючы ўмовы правядзення вопыту, робячы вымярэння і высновы, Галілей паступова прыйшоў да высновы, што цела, старт з нулявой хуткасцю, далей рухаецца, паступова гэтую хуткасць нарошчваючы. У перакладзе на мову матэматыкі назіранае ім роўнапаскоранага рух можна апісаць з дапамогай формулы a = vt d = (at2) / 2, дзе v - хуткасць, паскарэнне цела - a, d - адлегласць, якое прайшло цела за час t.

Калі паназіраць за падзеннем цел і прааналізаваць дадзеныя формулы, то можна следам за навукоўцам сцвярджаць:

• хуткасць падзення з часам, якія прайшлі з пачатку руху, нават бачна ўзрастае;

• калі цела здзяйсняе роўнапаскоранага рух, то першую палову шляху яно пройдзе даўжэй, чым астатнюю частку;

• чым даўжэй "разганяецца" цела, тым большы шлях яно пройдзе за аднолькавыя прамежкі часу.

Акрамя таго, Галілеа Галілей зрабіў яшчэ адзін досыць важную выснову, праўда, не змог пацвердзіць яго вымярэннямі. Ён усталяваў, што паскарэнне вольнага падзення g будзе практычна аднолькава каля паверхні Зямлі і роўна g = 9,8 м / с2. Гэтая велічыня характарызуе падзенне тэл каля паверхні нашай планеты за кошт сіл зямнога прыцягнення, таму яе называюць паскарэннем вольнага падзення або гравітацыйным паскарэннем.

Вынікі даследаванняў Галілея з'явіліся асновай для пазнейшых трыўмфальных адкрыццяў Ньютана і ляглі ў аснову сучаснай класічнай механікі. Значна пазней Ньютан паказаў, што паскарэнне цела можна разлічыць і тэарэтычна, выкарыстоўваючы адкрытыя ім законы механікі і закон сусветнага прыцягнення.

Яшчэ адзін не менш важны вывад з адкрыццяў Галілея - паскарэнне вольнага падзення зусім не залежыць ад масы. Гэта практычнае заключэнне цалкам супярэчыла ўсім існуючым раней сцвярджэннях натурфіласофіі. Бо яны сцвярджалі, што ўсякая рэч імкнецца да цэнтра светабудовы (а Зямля, на іх погляд, гэтым цэнтрам і была) і чым масіўней прадмет, тым хутчэй ён гэта робіць.

Вядома, свае высновы Галілей рабіў на аснове эксперыментаў. Але наўрад ці вучоны праводзіў прыпісваюцца яму эксперыменты, скідаючы з «падаючай» вежы ў г.Пизе розныя прадметы, нібыта наглядна дэманструючы, што ўсе яны ўпадуць на паверхню Зямлі адначасова. Можна толькі з упэўненасцю сцвярджаць, што Галілей ведаў напэўна: больш цяжкія прадметы ўпадуць на зямлю хутчэй з-за дзеючага на іх супраціву паветра. Але ж людзям уласціва прыдумляць небыліцы.