Enligt en biografi om Galileo Galilei skriven av hans elev Vincenzo Viviani utförde Galileo 1589 ett experiment genom att släppa två bollar med olika massa från det berömda lutande tornet i Pisa för att visa att tidpunkten för fall inte beror på bollens massa [1] . Med detta experiment upptäckte Galileo påstås att kroppar föll nästan samtidigt, vilket motbevisade Aristoteles teori , som ansåg att fallhastigheten var proportionell mot kroppens massa. Vid den tidpunkt då Galileo, enligt Vivianis beskrivning, genomförde sitt experiment, hade han ännu inte formulerat den slutliga versionen av sin lag om fritt fall [1] [2] .
Även om berättelsen om Galileos experiment på det lutande tornet i Pisa har kommit in i den vetenskapliga folkloren, finns det inget omnämnande av dessa experiment i Galileos skrifter, och de flesta vetenskapshistoriker tenderar att tro att det bara var ett tankeexperiment som inte faktiskt var genomfördes [3] [4] . Det enda undantaget är Drakes position, som tror att Galileos experiment faktiskt ägde rum ungefär i den form som Viviani beskrev [1] .
En av de första som motbevisade Aristoteles uttalande var den holländska vetenskapsmannen Simon Stevin . Det kan antas att hans resultat var kända för Galileo.
Galileo beskriver det berömda tankeexperimentet på detta sätt i sin bok On Motion [5] .
Föreställ dig två föremål, varav det ena är tyngre än det andra, kopplade till varandra med ett rep, och kasta denna bunt från tornet. Om vi antar att tunga föremål verkligen faller snabbare än lätta och vice versa, så måste ett lätt föremål bromsa ned ett tungt. Men eftersom systemet i fråga som helhet är tyngre än ett tungt föremål, måste det falla snabbare än det. Således kommer vi till en motsägelse , av vilken det följer att det initiala antagandet (tunga föremål faller snabbare än lätta) är falskt.
På grund av ofullkomligheten hos den tidens mätutrustning var det nästan omöjligt att studera kropparnas fria fall. På jakt efter ett sätt att minska rörelsehastigheten ersatte Galileo fritt fall med rullning på en lutande yta, där det var mycket lägre hastigheter och luftmotstånd. Det märktes att med tiden ökar rörelsehastigheten - kropparna rör sig med acceleration. Man drog slutsatsen att hastigheten och accelerationen inte beror på vare sig massan eller kulans material.
Med antagande om vad som skulle hända i fallet med ett fritt fall av kroppar i ett vakuum, härledde Galileo följande lagar för kroppars fall för det ideala fallet:
Forskaren noterade också: om du kopplar ihop två lutande ytor så att bollen, efter att ha rullat ner en av dem, stiger längs den andra, kommer den att stiga till samma höjd från vilken den började röra sig, oavsett lutningen på var och en av ytorna .
Galileo kontrollerade att lagarna för rullning som erhållits av honom är kvalitativt oberoende av planets lutningsvinkel, och därför kan de utvidgas till fallet med ett fall. Den slutliga slutsatsen av Galileo från hans sista bok: fallhastigheten ökar i proportion till tiden, och banan ökar i proportion till tidens kvadrat.
| Galileo Galilei | ||
|---|---|---|
| Biografi och vetenskapliga landvinningar | Galilean Process • Galilean Clock Escapement • Galilean Satellites • Galilean Transformations • Undersökning av fallande kroppar • Termoskop • Celatone • Galilean Paradox | |
| Förfaranden | Assayer • Dialog om världens två huvudsystem • Sidereus Nuncius • Samtal och matematiska bevis för två nya vetenskaper | |
| En familj | Vincenzo Galilei (far) • Michelangelo Galilei (bror) • Vincenzo Gamba (son) • Maria Celesta (dotter) • Marina Gamba (sambo) | |