ПритяжениеВторой закон движенияНебесная механика Первый закон механики Ньютона и ускорение свободного падения Принципы относительности Галилея Траектории падающих тел, баллистика Третий закон Ньютона Галилей положил начало современной науке, введя метод логического построения от наблюдений и экспериментов к основным принципам. При этом он также ввел основополагающую методику точного измерения природных явлений, отбросив прежнюю практику обобщенного описания. Проще говоря, он перешел от качественного описания Вселенной, как это делали греческие мыслители, к количественному. Наука во многом полагается на математические соотношения и операции и в той форме, какую придал ей Галилей, не могла бы без них существовать. Галилей (как Леонардо да Винчи почти за 100 лет до него) подозревал, что падающие объекты во время падения постоянно увеличивают свою скорость. Он решил точно измерить, на сколько и каким образом эта скорость возрастает. Эти измерения были отнюдь не простыми, если принять во внимание, какие инструменты были у Галилея в 1600 году. Для измерения скорости необходимо измерить время. Мы говорим, что скорость равна 60 милям в час, или 13 футам в секунду. Но во времена Галилея часы могли только отбивать час с приблизительно равными интервалами. Галилей применил грубые водяные часы. Он дал воде медленно вытекать из узкой воронки, предположив, что она будет течь с постоянной скоростью. Он собирал эту воду в чашку и определял время по весу воды, которая вытекла за тот период, в течение которого происходило некое событие. (Порой он также использовал собственный пульс.) Однако другая трудность заключалась в том, что падающий объект летел настолько быстро, что за время его падения Галилею не удавалось собрать достаточно воды для точного взвешивания. Тогда он «разбавил» силу притяжения, заставив бронзовый шар катиться по желобу на наклонной плоскости. Чем ближе к горизонтали была плоскость, тем медленнее двигался шар. Таким образом Галилей смог изучать падающие тела с той степенью «замедления», какая его устраивала. Галилей обнаружил, что шар, который катится по совершенно горизонтальной плоскости, движется с постоянной скоростью. (Это предполагает отсутствие трения, что можно было принять в рамках грубых измерений Галилея.) Тело, перемещающееся по горизонтальной траектории, движется под прямым углом к силе тяжести. При таких условиях притяжение на тело никак не действует. Шарик, лежащий на горизонтальной плоскости, остается в покое, что может наблюдать каждый. Шарик, которому придали движение на горизонтальной плоскости, движется с постоянной скоростью, как это увидел Галилей. Значит, математически можно утверждать, что скорость тела v в отсутствие внешней силы является константой к, то есть v =к. Если к равно любому числу, кроме нуля, шарик движется с постоянной скоростью. Если к равно нулю, шарик находится в состоянии покоя. Таким образом, состояние покоя является «частным случаем» постоянной скорости.
|
|
|