Galileo sorozat 5. cikk, 7

golyókkal

A lejtős repülőgömb-kísérletek két okból is bekerültek a tudomány történetébe. Egyrészt azért, mert rajtuk keresztül a Galileo megmutatja, hogy a testek állandó gyorsulással esnek; vagy, mint fogalmazott, az ideális testek - amelyeken semmilyen súrlódási erő vagy bármilyen más tényező nem befolyásolja az esést - az esés közben olyan távolságot tesznek meg, amely az eltelt idő négyzetével növekszik. Ezek az eredmények a mechanika mint tudomány megalapozását szolgálták, és néhány évtizeddel később Newton számára utat nyitottak a mechanika és az univerzális gravitáció törvényeinek kimondására. A második ok az, hogy a kísérletnek természetismeretet és az eredmények matematikai kifejezését adta, mint ismeretszerzési módszert. Kísérleteket már korábban is végeztek, szintén a középkorban, ellentétben azzal, amit sokan gondolnak, de ami még nem történt meg, az az volt, hogy matematikai értelemben fejezték ki az eredményeket, ezáltal lehetővé téve egy objektív és egyetemes nyelv beépítését kifejezési eszközként tudományos tények.

A szabad esés problémája, hogy a zuhanás sebessége nagyon gyorsan növekszik, és nagy pontosságú műszerek nélkül nem lehet megfelelően mérni azt az időt, amely alatt a test leesik a különböző távolságok megtételére. Ezért Galilei alternatív módszert keresett, és úgy gondolta, hogy "fel kell hígítania" a gravitáció hatását. Ehhez eszébe jutott, hogy ferde síkokat használ, amelyeken keresztül golyókat gördít, és megméri az egyes távolságok megtételéhez szükséges időt. A minimális hajlású síkok azok, amelyek pontosabb mérést tesznek lehetővé, mivel ők „hígítják” leginkább a gravitáció hatását, és a lassabb zuhanási sebességet támogatják, feltéve persze, hogy a súrlódás vagy a hatás minimálisra csökken. bármely más tényező, amely zavarhatja. De ennek érdekében biztosnak kellett lennie abban, hogy a ferde síkok lefelé zuhanása a szabad zuhanással egyenértékű tulajdonságokkal rendelkezik, még akkor is, ha a gravitáció hatását "hígították".

E megfigyelés alapján Galileo azzal érvel, hogy ha egy labda lefelé gördül egy lefelé hajló síkban, majd folytatja mozgását egy másik, felfelé hajló sík mentén, akkor a labda a pályáján ugyanolyan magasságba jut, mint az a pont, ahonnan indult. az inga felé. És mint a csonka inga, nem mindegy, hogy a felfelé eső lejtő magasabb vagy alacsonyabb; Ez csak a sebességváltozást változtatja meg (ami mindig a legmagasabb a legalacsonyabb ponton), de nem az általa megmentett magasságot, amely attól függ, hogy milyen sebességgel kezdődik az emelkedés.

Ha figyelmen kívül hagyják a súrlódás miatti egymást követő lendületveszteségeket, akkor egyértelmű, hogy a labda mindkét irányban azonos sebességgel halad át a pályája legalsó pontján, amint az az inga esetén történik, a sík lejtésétől függetlenül. Így egy síkot egyre hajlamosabbnak lehet elképzelni - növekvő lejtéssel -, és a labda mindig ugyanolyan sebességgel érné el a legalacsonyabb pontot. Nos, a síknak a végsőkig történő hajlása abból állna, hogy szabadon esik a labda: a labda ugyanolyan sebességgel eléri a legalacsonyabb pontot is.

Ebből a következtetésből már elvégezhette azokat a kísérleteket, amelyekben megmérhette a labda különböző távolságok megtételéhez szükséges időt. Ily módon megállapította a d = ½ gt 2 egyenletet, amelyben d a gömb által megtett távolság, t az az idő, amely ahhoz szükséges, hogy megtegye ezt a távolságot, és g a gravitáció miatti gyorsulás értéke, amely a dőléstől függ. maximális, ha a zuhanás szabad, vagy ami egyenértékű, amikor a sík merőleges a föld felületére.

A kétségek ellenére akadtak olyan szerzők is, akik a kísérleteket a Galileo által leírt módon reprodukálták, és a várakozásoknak megfelelő pontos eredményeket kaptak. Mindenesetre nem kétséges, hogy a Galileo olyan utat nyitott a tudomány előtt, amelyet azóta követnek, és amely maga a tudományos gyakorlat lényeges részévé vált. És ez a gömbkísérlet akkor is kiderül, ha csak gondolati kísérlet lett, abból a szempontból példaértékű.

Megtekintett irodalomjegyzék

Peter Dear (1995): Fegyelem és tapasztalat: A matematikai út a tudományos forradalomban A Chicago University Press

Maurice A. Finocchiaro (2008): Az alapvető Galileo Hackett Publishing Co

John Gribbin (2003): Tudománytörténet 1543-2001 Kritika (Science. A History, 1543-2001, 2002, Allen Lane)

Javier Ordóñez, Víctor Navarro és José Manuel Sánchez Ron (2003): Tudománytörténet Espasa Calpe (a modern kor fejezetét Víctor Navarro készítette)

A szerzőről: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) az UPV/EHU élettan professzora és az egyetem tudományos kultúrájának tanszékének koordinátora.