De wet van vrije val door Galileo Galilei stelt vast dat de afstand die een lichaam aflegt dat vrij wordt losgelaten van een bepaalde hoogte evenredig is met het kwadraat van de tijd die nodig is om het af te leggen.
En aangezien tijd alleen afhangt van de hoogte, raken alle lichamen tegelijkertijd de grond, ongeacht hun massa, wanneer ze van dezelfde hoogte vallen..
Galileo, een van de meest briljante wetenschappers aller tijden, werd in 1564 in de Italiaanse stad Pisa geboren.
Tegen die tijd werden de Aristotelische opvattingen over de aard van de beweging gedeeld door het grootste deel van de wetenschappelijke gemeenschap. Aristoteles (384-322 v.Chr.) Was een opmerkelijke oude Griekse denker, die zijn overtuigingen over wetenschap had belichaamd in de 200 werken die hij in zijn hele leven zou hebben geschreven..
Slechts 31 van deze werken zijn tot op de dag van vandaag bewaard gebleven, en daarin legde de Griekse filosoof zijn visie op de natuur uit, die bekend staat als Aristotelische fysica. Een van zijn postulaten is de volgende: wanneer twee lichamen van gelijke hoogte worden gedropt, bereikt het zwaarste altijd de grond als eerste..
Galileo stelde dit lang gekoesterde geloof op de proef en begon daarmee de ontwikkeling van wetenschap op basis van experimenten, een revolutie die de mensheid ertoe bracht haar eerste stappen buiten de aarde te zetten, en het bekende universum uitbreidde tot een onverwachte omvang..
Artikel index
Tegenwoordig wordt ons geleerd dat alle objecten, ongeacht hun massa, de grond bereiken op hetzelfde moment als ze vanaf een bepaalde hoogte worden laten vallen. Dit komt omdat ze allemaal zonder uitzondering met dezelfde versnelling bewegen: die van de zwaartekracht. Natuurlijk, zolang de luchtweerstand maar wordt verwaarloosd.
We kunnen het controleren door tegelijkertijd en vanaf dezelfde hoogte een zwaar en een licht voorwerp te laten vallen, bijvoorbeeld een steen en een verfrommeld vel papier, en we zullen zien hoe ze tegelijkertijd de grond bereiken..
Galileo was vastbesloten om de overtuigingen van Aristoteles te testen door middel van zorgvuldige experimenten en wiskundige ontwikkeling. De legende beweert dat hij voorwerpen van de top van de beroemde scheve toren van Pisa liet vallen, waarbij hij de tijd meet die het kostte om te vallen..
Het valt te betwijfelen dat Galileo voor dit doel uitdrukkelijk naar de top van de toren is geklommen, aangezien het in elk geval niet mogelijk was om zo'n korte tijd - ongeveer 3,4 s - nauwkeurig te meten met de klokken van die tijd..
Maar er wordt gezegd dat Galileo bij één gelegenheid veel mensen aan de voet van de toren had verzameld om voor zichzelf te verifiëren dat in feite twee lichamen van verschillende massa's tegelijkertijd de grond bereikten..
De Italiaanse natuurkundige heeft echter in zijn boeken andere experimenten vastgelegd om beweging te bestuderen en zo te ontdekken hoe dingen bewegen.
Onder deze zijn die van de eenvoudige slinger, die bestaat uit het ophangen van een massa aan een lichttouw en deze te laten oscilleren en zelfs enkele waarin hij de snelheid van het licht probeerde te meten (zonder succes).
Een van de vele experimenten van Galileo was er een waarbij hij een slinger gebruikte, waaraan hij een spijker plaatste op een tussenpunt tussen het begin van de beweging en de laagste positie..
Hiermee was hij van plan de slinger in te korten, dat wil zeggen in te korten. Zodra de slinger de spijker raakt, wordt deze teruggebracht naar het startpunt, wat betekent dat de snelheid van de slinger alleen afhangt van de hoogte waarop hij werd losgelaten, en niet van de massa die aan de slinger hing.
Dit experiment inspireerde hem tot het volgende, een van de meest opmerkelijke die door de grote natuurkundige werd uitgevoerd en waarmee hij de principes van kinematica vaststelde..
Het experiment dat Galileo ertoe bracht de wet van vrije val te formuleren, was dat van het hellende vlak, waarop hij loden bollen van verschillende hoogtes en met verschillende hellingen liet rollen. Hij probeerde ook de bollen omhoog te duwen en de hoogte te meten die ze bereikten..
Zo liet hij zien dat alle lichamen met dezelfde versnelling naar beneden vallen zolang de wrijving niet tussenkomt. Dit is een ideale situatie, want wrijving verdwijnt nooit helemaal. Een hellend vlak van gepolijst hout is echter een goede benadering..
Waarom besloot Galileo een hellend vlak te gebruiken als hij wilde zien hoe lichamen vielen??
Heel simpel: omdat er geen geschikte klokken waren om de valtijd nauwkeurig te meten. Toen had hij een briljant idee: die val vertragen, de zwaartekracht "gladstrijken" door een apparaat.
Galilei voerde de volgende reeks uit en herhaalde het "ongeveer honderd keer" om zeker te zijn, zoals hij in zijn boek zei Dialogen over twee nieuwe wetenschappen
-Hij nam een vlak van gepolijst hout van ongeveer 7 m lang, dat hij bij een timmerman had besteld, en plaatste het met een bepaalde hellingshoek die niet erg groot was.
-Hij liet op een bepaalde afstand een bol naar beneden rollen.
-Gemeten reistijd.
-Hij herhaalde het bovenstaande met toenemende neigingen.
Galileo merkte op dat ongeacht de hellingshoek:
-De snelheid van de bol nam met een constante snelheid toe - de versnelling-.
-De afgelegde afstand was evenredig met het kwadraat van de bestede tijd.
En hij concludeerde dat dit evenzeer het geval zou zijn als de oprit verticaal zou zijn, wat zeker neerkomt op een vrije val..
Als d de afstand is en t de tijd is, kan de waarneming van Galileo, in wiskundige vorm, worden samengevat als:
d ∝ ttwee
Tegenwoordig weten we dat de evenredigheidsconstante die nodig is om gelijkheid vast te stellen ½ g is, waarbij g de waarde is van de versnelling van de zwaartekracht, om te verkrijgen:
d = ½ gttwee
De geaccepteerde waarde van g vandaag is 9,81 m / stwee.
Galileo liet niet alleen de bollen door het vliegtuig rollen, hij keek ook naar twee hellende vlakken om te zien hoe ver een bol omhoog mocht glijden..
En hij ontdekte dat de bol erin slaagde dezelfde hoogte te bereiken als waar hij begon. Toen nam de hellingshoek van het tweede vlak af, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, totdat het volledig horizontaal was.
In alle gevallen bereikte de bol een hoogte die vergelijkbaar was met het startpunt. En toen het tweede vlak horizontaal draaide, kon de bol oneindig bewegen, tenzij de wrijving het beetje bij beetje vertraagde..
Galileo wordt, samen met Isaac Newton, beschouwd als de vader van de natuurkunde. Dit zijn enkele van de bijdragen aan de wetenschap van zijn experimenten:
-Het concept van versnelling, fundamenteel in de studie van de kinematica van lichamen, legde op deze manier Galileo de basis voor versnelde beweging, en daarmee die van de mechanica, die Isaac Newton later zou versterken met zijn drie wetten.
-Hij benadrukte ook het belang van de wrijvingskracht, een kracht die Aristoteles nooit had overwogen..
-Galileo toonde aan dat de voortdurende werking van een kracht niet vereist is om de beweging van een lichaam in stand te houden, aangezien de bol bij afwezigheid van wrijving oneindig blijft bewegen langs het oppervlak van het vlak..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.