Caduta libera: storia della scoperta e significato storico. La scoperta delle leggi della caduta libera Il concetto e il significato della caduta libera nella scienza moderna

È noto che tutti i corpi lasciati a se stessi cadono sulla Terra. I corpi vomitati tornano sulla Terra. Diciamo che questa caduta è dovuta alla gravità della Terra.

Questo è un fenomeno universale, e solo per questo motivo di particolare interesse lo studio delle leggi della caduta libera dei corpi solo sotto l'influenza della gravità terrestre. Tuttavia, le osservazioni quotidiane mostrano che in condizioni normali i corpi cadono in modo diverso. Una palla pesante cade velocemente, un foglio di carta leggero cade lentamente e lungo una traiettoria complessa (Fig. 1.80).

La natura del movimento, della velocità e dell'accelerazione dei corpi che cadono in condizioni normali risultano dipendere dalla gravità dei corpi, dalle loro dimensioni e forma.

Gli esperimenti mostrano che queste differenze sono dovute all'azione dell'aria sui corpi in movimento. Questa resistenza dell'aria viene utilizzata anche nella pratica, ad esempio durante il paracadutismo. Di altra natura è la caduta di un paracadutista prima e dopo l'apertura del paracadute. L'apertura del paracadute cambia la natura del movimento, la velocità e l'accelerazione del paracadutista cambiano.

Va da sé che tali movimenti dei corpi non possono essere chiamati caduta libera sotto l'influenza della sola gravità. Se vogliamo studiare la caduta libera dei corpi, allora dobbiamo liberarci completamente dall'azione dell'aria, o almeno equalizzare in qualche modo l'influenza della forma e delle dimensioni dei corpi sul loro movimento.

Il grande scienziato italiano Galileo Galilei è stato il primo ad avere questa idea. Nel 1583, a Pisa, fece le prime osservazioni sulle caratteristiche di caduta libera di palle pesanti dello stesso diametro, studiò le leggi del moto dei corpi lungo un piano inclinato e il moto dei corpi lanciati ad angolo rispetto all'orizzonte.

I risultati di queste osservazioni permisero a Galileo di scoprire una delle leggi più importanti della meccanica moderna, che si chiama legge di Galileo: tutti i corpi sotto l'influenza della gravità terrestre cadono sulla Terra con la stessa accelerazione.

La validità della legge di Galileo può essere vista chiaramente dalla semplice esperienza. Mettiamo diverse palline pesanti, piume leggere e pezzi di carta in un lungo tubo di vetro. Se metti questo tubo verticalmente, tutti questi oggetti cadranno in esso in modi diversi. Se l'aria viene pompata fuori dal tubo, quando l'esperimento viene ripetuto, gli stessi corpi cadranno esattamente nello stesso modo.

In caduta libera, tutti i corpi vicini alla superficie terrestre si muovono con accelerazione uniforme. Se, ad esempio, vengono scattate una serie di istantanee di una palla che cade a intervalli regolari, dalle distanze tra le posizioni successive della palla, si può determinare che il movimento è stato effettivamente accelerato in modo uniforme. Misurando queste distanze, è anche facile calcolare il valore numerico dell'accelerazione gravitazionale, che di solito è indicata dalla lettera

In diversi punti del globo, il valore numerico dell'accelerazione di caduta libera non è lo stesso. Varia all'incirca dal polo all'equatore. Convenzionalmente, il valore viene preso come valore "normale" dell'accelerazione di caduta libera. Useremo questo valore per risolvere problemi pratici. Per calcoli approssimativi, a volte prendiamo un valore, specificandolo all'inizio della risoluzione del problema.

Il significato della legge di Galileo è molto grande. Esprime una delle proprietà più importanti della materia, ci permette di comprendere e spiegare molte caratteristiche della struttura del nostro Universo.

La legge di Galileo, chiamata principio di equivalenza, entrò a far parte della teoria generale della gravitazione universale (gravità), creata da A. Einstein all'inizio del nostro secolo. Einstein chiamò questa teoria la teoria della relatività generale.

L'importanza della legge di Galileo è anche testimoniata dal fatto che l'uguaglianza delle accelerazioni nella caduta dei corpi è verificata continuamente e con sempre maggiore accuratezza da quasi quattrocento anni. Le ultime misurazioni più famose sono quelle dello scienziato ungherese Eötvös e del fisico sovietico V. B. Braginsky. Eötvös nel 1912 ha verificato l'uguaglianza delle accelerazioni di caduta libera all'ottavo decimale. V. B. Braginsky nel 1970-1971, utilizzando moderne apparecchiature elettroniche, ha verificato la validità della legge di Galileo con un'accuratezza fino al dodicesimo decimale nel determinare il valore numerico

Nell'antica Grecia, i movimenti meccanici erano classificati in naturali e violenti. La caduta del corpo sulla Terra era considerata un movimento naturale, un desiderio intrinseco del corpo "al suo posto",
Secondo l'idea del più grande filosofo greco antico Aristotele (384-322 a.C.), il corpo cade sulla Terra più velocemente, maggiore è la sua massa. Questa idea era il risultato di un'esperienza di vita primitiva: le osservazioni hanno mostrato, ad esempio, che mele e foglie di melo cadono a velocità diverse. Il concetto di accelerazione nella fisica greca antica era assente.
Per la prima volta il grande scienziato italiano Galileo Galilei (1564 - 1642) si oppose all'autorità di Aristotele, approvata dalla chiesa.

Galileo nacque a Pisa nel 1564. Suo padre era un musicista di talento e un buon insegnante. Fino all'età di 11 anni Galileo frequentò la scuola, poi, secondo l'uso dell'epoca, la sua educazione e la sua educazione avvennero in un monastero. Qui conobbe le opere di scrittori latini e greci.
Con il pretesto di una grave malattia agli occhi, mio ​​padre riuscì a salvarlo. Galileo dalle mura del monastero e dargli una buona educazione in casa, introdurre nella società musicisti, scrittori, artisti.
All'età di 17 anni Galileo entrò all'Università di Pisa, dove studiò medicina. Qui conobbe per la prima volta la fisica dell'antica Grecia, principalmente con le opere di Aristotele, Euclide e Archimede. Sotto l'influenza delle opere di Archimede, Galileo si appassiona alla geometria e alla meccanica e abbandona la medicina. Lascia l'Università di Pisa e studia matematica a Firenze per quattro anni. Qui apparvero i suoi primi lavori scientifici, e nel 1589 Galileo ricevette la cattedra di matematica, prima a Pisa, poi a Padova. Nel periodo padovano della vita di Galileo (1592 - 1610) si ebbe la massima fioritura dell'attività dello scienziato. In questo periodo furono formulate le leggi della caduta libera dei corpi, il principio di relatività, si scoprì l'isocronismo delle oscillazioni del pendolo, si realizzò un telescopio e furono fatte alcune sensazionali scoperte astronomiche (il rilievo della Luna, i satelliti di Giove, la struttura della Via Lattea, le fasi di Venere, le macchie solari).
Nel 1611 Galileo fu invitato a Roma. Qui iniziò una lotta particolarmente attiva contro la visione del mondo della Chiesa per l'approvazione di un nuovo metodo sperimentale per lo studio della natura. Galileo propaga il sistema copernicano, inimicandosi così la chiesa (nel 1616 una speciale congregazione di domenicani e gesuiti dichiarò eretici gli insegnamenti di Copernico e inserì il suo libro nell'elenco dei banditi).
Galileo ha dovuto mascherare le sue idee. Nel 1632 pubblicò un libro straordinario, Dialogo sui due sistemi del mondo, in cui sviluppò idee materialistiche sotto forma di discussione tra tre interlocutori. Tuttavia, "Dialogo" è stato bandito dalla chiesa e l'autore è stato processato e per 9 anni è stato considerato un "prigioniero dell'Inquisizione".
Nel 1638 Galileo riuscì a pubblicare in Olanda il libro "Conversazioni e prove matematiche sui due nuovi rami della scienza", che riassumeva i suoi molti anni di fruttuoso lavoro.
Nel 1637 divenne cieco, ma continuò un intenso lavoro scientifico con i suoi studenti Viviani e Torricelli. Galileo morì nel 1642 e fu sepolto a Firenze nella chiesa di Santa Croce accanto a Michelangelo.

Galileo rifiutò l'antica classificazione greca dei moti meccanici. In primo luogo ha introdotto i concetti di moto uniforme e accelerato e ha iniziato lo studio del moto meccanico misurando le distanze e il tempo del moto. Gli esperimenti di Galileo sul moto uniformemente accelerato di un corpo lungo un piano inclinato si ripetono ancora in tutte le scuole del mondo.
Galileo prestò particolare attenzione allo studio sperimentale della caduta libera dei corpi. I suoi esperimenti sulla Torre Pendente di Pisa ottennero fama mondiale. Secondo Viviani, Galileo lanciò dalla torre contemporaneamente una palla da mezzo chilo e una bomba da cento chili. Contrariamente all'opinione di Aristotele, raggiunsero la superficie terrestre quasi contemporaneamente: la bomba a pochi centimetri dalla palla. Galileo ha spiegato questa differenza con la presenza di resistenza dell'aria. Questa spiegazione era allora fondamentalmente nuova. Il fatto è che sin dai tempi dell'antica Grecia è stata stabilita la seguente Idea sul meccanismo dei corpi in movimento: quando si muove, il corpo lascia un vuoto; la natura ha paura del vuoto (c'era un falso principio di paura del vuoto). L'aria si precipita nel vuoto e spinge il corpo. Pertanto, si credeva che l'aria non rallentasse, ma, al contrario, accelerasse il corpo.
Successivamente, Galileo eliminò un altro equivoco secolare. Si credeva che se il movimento non è supportato da alcuna forza, dovrebbe fermarsi, anche se non ci sono ostacoli. Galileo formulò per primo la legge dell'inerzia. Ha affermato che se una forza agisce su un corpo, il risultato della sua azione non dipende dal fatto che il corpo sia fermo o in movimento. Nel caso della caduta libera, la forza di attrazione agisce costantemente sul corpo, ei risultati di questa azione vengono continuamente riassunti, perché secondo la legge dell'inerzia si preserva l'azione causata dal tempo. Questa rappresentazione è alla base della sua costruzione logica, che ha portato alle leggi della caduta libera.
Galileo ha determinato l'accelerazione di caduta libera con un grosso errore. Nel "Dialogo" afferma che la palla è caduta da un'altezza di 60 m in 5 s. Questo corrisponde al valore G, quasi due volte più piccolo di quello vero.
Galileo, ovviamente, non poteva determinare con precisione G, perché non aveva un cronometro. Una clessidra, un orologio ad acqua o l'orologio a pendolo da lui inventato non contribuivano a una lettura precisa del tempo. L'accelerazione di gravità è stata determinata con precisione solo da Huygens nel 1660.
Per ottenere una maggiore precisione di misurazione, Galileo ha cercato modi per ridurre il tasso di caduta. Questo lo ha portato a sperimentare con un piano inclinato.

Nota metodologica. Parlando delle opere di Galileo, è importante spiegare agli studenti l'essenza del metodo che utilizzò per stabilire le leggi della natura. In primo luogo, ha eseguito una costruzione logica, da cui sono seguite le leggi della caduta libera. Ma i risultati della costruzione logica devono essere verificati dall'esperienza. Solo la coincidenza della teoria con l'esperienza porta alla convinzione della giustizia, del diritto. Per fare questo, è necessario misurare. Galileo combinava armoniosamente il potere del pensiero teorico con l'arte sperimentale. Come controllare le leggi della caduta libera se il movimento è così veloce e non ci sono strumenti per contare piccoli periodi di tempo.
Galileo riduce la velocità di caduta utilizzando un piano inclinato. Nella tavola è stata realizzata una scanalatura, rivestita di pergamena per ridurre l'attrito. Una palla di ottone lucido è stata lanciata lungo lo scivolo. Per misurare con precisione il tempo di movimento, Galileo ha escogitato quanto segue. Fu praticato un foro sul fondo di un grande vaso d'acqua, attraverso il quale scorreva un sottile ruscello. Andò su una piccola nave, che fu preliminarmente pesata. Il periodo di tempo è stato misurato dall'incremento del peso della nave! Lanciando una palla da metà, un quarto, ecc., della lunghezza di un piano inclinato, Galileo scoprì che le distanze percorse erano legate come i quadrati del tempo del movimento.
La ripetizione di questi esperimenti da parte di Galileo può servire come oggetto di lavoro utile in un circolo di fisica scolastica.

Nell'antica Grecia, i movimenti meccanici erano classificati in naturali e violenti. La caduta del corpo sulla Terra era considerata un movimento naturale, una sorta di sforzo inerente al corpo "al suo posto",

Secondo l'idea del più grande filosofo greco antico Aristotele (384-322 a.C.), il corpo cade sulla Terra più velocemente, maggiore è la sua massa. Questa idea era il risultato di un'esperienza di vita primitiva: le osservazioni hanno mostrato, ad esempio, che mele e foglie di melo cadono a velocità diverse. Il concetto di accelerazione nella fisica greca antica era assente.

Galileo nacque a Pisa nel 1564. Suo padre era un musicista di talento e un buon insegnante. Fino all'età di 11 anni Galileo frequentò la scuola, poi, secondo l'uso dell'epoca, la sua educazione e la sua educazione avvennero in un monastero. Qui conobbe le opere di scrittori latini e greci.

Con il pretesto di una grave malattia agli occhi, suo padre riuscì a salvare Galileo dalle mura del monastero ea dargli una buona educazione a casa, introdurre nella società musicisti, scrittori e artisti.

All'età di 17 anni Galileo entrò all'Università di Pisa, dove studiò medicina. Qui conobbe per la prima volta la fisica dell'antica Grecia, principalmente con le opere di Aristotele, Euclide e Archimede. Sotto l'influenza delle opere di Archimede, Galileo si appassiona alla geometria e alla meccanica e abbandona la medicina. Lascia l'Università di Pisa e studia matematica a Firenze per quattro anni. Qui apparvero i suoi primi lavori scientifici, e nel 1589 Galileo ricevette la cattedra di matematica, prima a Pisa, poi a Padova. Nel periodo padovano della vita di Galileo (1592-1610) si ebbe la massima fioritura dell'attività dello scienziato. In questo periodo furono formulate le leggi della caduta libera dei corpi, il principio di relatività, si scoprì l'isocronismo delle oscillazioni del pendolo, si realizzò un telescopio e furono fatte alcune sensazionali scoperte astronomiche (il rilievo della Luna, i satelliti di Giove, la struttura della Via Lattea, le fasi di Venere, le macchie solari).

Nel 1611 Galileo fu invitato a Roma. Qui iniziò una lotta particolarmente attiva contro la visione del mondo della Chiesa per l'approvazione di un nuovo metodo sperimentale per lo studio della natura. Galileo propaga il sistema copernicano, inimicandosi così la chiesa (nel 1616 una speciale congregazione di domenicani e gesuiti dichiarò eretici gli insegnamenti di Copernico e inserì il suo libro nell'elenco dei banditi).

Galileo ha dovuto mascherare le sue idee. Nel 1632 pubblicò un libro straordinario, Dialogo sui due sistemi del mondo, in cui sviluppò idee materialistiche sotto forma di discussione tra tre interlocutori. Tuttavia, "Dialogo" è stato bandito dalla chiesa e l'autore è stato processato e per 9 anni è stato considerato un "prigioniero dell'Inquisizione".

Nel 1638 Galileo riuscì a pubblicare in Olanda il libro "Conversazioni e prove matematiche sui due nuovi rami della scienza", che riassumeva i suoi molti anni di fruttuoso lavoro.

Nel 1637 divenne cieco, ma continuò un intenso lavoro scientifico con i suoi studenti Viviani e Torricelli. Galileo morì nel 1642 e fu sepolto a Firenze nella chiesa di Santa Croce accanto a Michelangelo.

Galileo rifiutò l'antica classificazione greca dei moti meccanici. In primo luogo ha introdotto i concetti di moto uniforme e accelerato e ha iniziato lo studio del moto meccanico misurando le distanze e il tempo del moto. Gli esperimenti di Galileo sul moto uniformemente accelerato di un corpo lungo un piano inclinato si ripetono ancora in tutte le scuole del mondo.

Galileo prestò particolare attenzione allo studio sperimentale della caduta libera dei corpi. I suoi esperimenti sulla Torre Pendente di Pisa ottennero fama mondiale. Secondo Viviani, Galileo lanciò dalla torre contemporaneamente una palla da mezzo chilo e una bomba da cento chili. Contrariamente all'opinione. Aristotele, raggiunsero la superficie della Terra quasi contemporaneamente: la bomba era davanti alla palla solo di pochi centimetri. Galileo ha spiegato questa differenza con la presenza di resistenza dell'aria. Questa spiegazione era allora fondamentalmente nuova. Il fatto è che sin dai tempi dell'antica Grecia si è affermata la seguente idea del meccanismo per muovere i corpi: quando si muove, il corpo lascia un vuoto; la natura ha paura del vuoto (c'era un falso principio di paura del vuoto). L'aria si precipita nel vuoto e spinge il corpo. Pertanto, si credeva che l'aria non rallentasse, ma, al contrario, accelerasse i corpi.

Successivamente, Galileo eliminò un altro equivoco secolare. Si credeva che se il movimento non è supportato da alcuna forza, dovrebbe fermarsi, anche se non ci sono ostacoli. Galileo formulò per primo la legge dell'inerzia. Ha affermato che se una forza agisce su un corpo, il risultato della sua azione non dipende dal fatto che il corpo sia fermo o in movimento. Nel caso della caduta libera, la forza di attrazione agisce costantemente sul corpo, ei risultati di questa azione vengono continuamente riassunti, perché secondo la legge dell'inerzia si preserva l'azione causata dal tempo. Questa rappresentazione è alla base della sua costruzione logica, che ha portato alle leggi della caduta libera.

Galileo ha determinato l'accelerazione di caduta libera con un grosso errore. Nel "Dialogo" afferma che la palla è caduta da un'altezza di 60 m in 5 s. Ciò corrisponde a un valore g che è quasi la metà del valore reale.

Galileo, ovviamente, non poteva determinare con precisione g, poiché non aveva un cronometro. Una clessidra, un orologio ad acqua o l'orologio a pendolo da lui inventato non contribuivano a una lettura precisa del tempo. L'accelerazione di gravità è stata determinata con precisione solo da Huygens nel 1660.

Per ottenere una maggiore precisione di misurazione, Galileo ha cercato modi per ridurre il tasso di caduta. Questo lo ha portato a sperimentare con un piano inclinato.

Nota metodica. Parlando delle opere di Galileo, è importante spiegare agli studenti l'essenza del metodo che utilizzò per stabilire le leggi della natura. In primo luogo, ha eseguito una costruzione logica, da cui sono seguite le leggi della caduta libera. Ma i risultati della costruzione logica devono essere verificati dall'esperienza. Solo la coincidenza della teoria con l'esperienza porta alla convinzione della giustizia del diritto. Per fare questo, è necessario misurare. Galileo combinava armoniosamente il potere del pensiero teorico con l'arte sperimentale. Come controllare le leggi della caduta libera, se il movimento è così veloce e non ci sono strumenti per contare brevi periodi di tempo?

Galileo riduce la velocità di caduta utilizzando un piano inclinato. Nella tavola è stata realizzata una scanalatura, rivestita di pergamena per ridurre l'attrito. Una palla di ottone lucido è stata lanciata lungo lo scivolo. Per misurare con precisione il tempo di movimento, Galileo ha escogitato quanto segue. Fu praticato un foro sul fondo di un grande vaso d'acqua, attraverso il quale scorreva un sottile ruscello. Andò su una piccola nave, che fu preliminarmente pesata. L'intervallo di tempo è stato misurato dall'incremento del peso della nave! Lanciare una palla da una metà, un quarto, ecc. e. la lunghezza del piano inclinato, Galileo trovò che i percorsi percorsi erano legati come i quadrati del tempo del movimento.

La ripetizione di questi esperimenti da parte di Galileo può servire come oggetto di lavoro utile in un circolo di fisica scolastica.

Dalla vita di tutti i giorni sappiamo che la gravità terrestre fa cadere i corpi, liberati dai legami, sulla superficie terrestre. Ad esempio, un carico sospeso su un filo è sospeso immobile e, non appena il filo viene tagliato, inizia a cadere verticalmente verso il basso, aumentando gradualmente la sua velocità. Una palla lanciata verticalmente verso l'alto, sotto l'influenza della gravità terrestre, prima riduce la sua velocità, si ferma per un momento e inizia a cadere, aumentando gradualmente la sua velocità. Anche un sasso lanciato verticalmente, sotto l'influenza della gravità, aumenta gradualmente la sua velocità. Il corpo può anche essere lanciato ad angolo rispetto all'orizzonte o orizzontalmente...

Solitamente i corpi cadono nell'aria, quindi, oltre all'attrazione della Terra, risentono anche della resistenza dell'aria. E può essere significativo. Prendi, ad esempio, due fogli di carta identici e, dopo averne accartocciato uno, lasciamo cadere entrambi i fogli contemporaneamente dalla stessa altezza. Sebbene la gravità terrestre sia la stessa per entrambi i fogli, vedremo che il foglio accartocciato raggiunge il suolo più velocemente. Ciò accade perché la resistenza dell'aria è inferiore a quella di un foglio non piegato. La resistenza dell'aria distorce le leggi della caduta dei corpi, quindi per studiare queste leggi, devi prima studiare la caduta dei corpi in assenza di resistenza dell'aria. Ciò è possibile se la caduta dei corpi avviene nel vuoto.

Per assicurarti che in assenza di aria, sia i corpi leggeri che quelli pesanti cadano allo stesso modo, puoi usare il tubo di Newton. Si tratta di un tubo dalle pareti spesse, lungo circa un metro, un'estremità del quale è sigillata e l'altra è dotata di rubinetto. Ci sono tre corpi nel tubo: un pellet, un pezzo di spugna di schiuma e una piuma leggera. Se il tubo viene capovolto rapidamente, il pellet cadrà più velocemente, quindi la spugna e l'ultima a raggiungere il fondo del tubo sarà la piuma. Ecco come cadono i corpi quando c'è aria nel tubo. Ora pompiamo l'aria dal tubo con una pompa e, dopo aver chiuso la valvola dopo aver pompato fuori, rigiriamo nuovamente il tubo, vedremo che tutti i corpi cadono con la stessa velocità istantanea e raggiungono il fondo del tubo quasi contemporaneamente.

La caduta di corpi nello spazio senz'aria sotto l'influenza della sola gravità è chiamata caduta libera.

Se la forza di resistenza dell'aria è trascurabile rispetto alla forza di gravità, allora il movimento del corpo è molto vicino al libero (ad esempio, quando cade una pallina liscia e pesante).

Poiché la forza di gravità che agisce su ciascun corpo vicino alla superficie terrestre è costante, un corpo in caduta libera deve muoversi con accelerazione costante, cioè uniformemente accelerata (questo segue dalla seconda legge di Newton). Questa accelerazione è chiamata accelerazione di caduta libera ed è contrassegnato da una lettera. È diretto verticalmente verso il centro della Terra. Il valore dell'accelerazione gravitazionale vicino alla superficie terrestre può essere calcolato dalla formula
(la formula si ottiene dalla legge di gravitazione universale), G\u003d 9,81 m / s 2.

L'accelerazione di caduta libera, come la gravità, dipende dall'altezza sopra la superficie terrestre (
), dalla forma della Terra (la Terra è appiattita ai poli, quindi il raggio polare è minore di quello equatoriale e l'accelerazione di caduta libera al polo è maggiore che all'equatore: G P =9,832 m/s 2 ,G ehm =9,780 m/s 2 ) e da depositi di dense rocce terrestri. Nei luoghi di deposito, ad esempio il minerale di ferro, la densità della crosta terrestre è maggiore e anche l'accelerazione della caduta libera è maggiore. E dove ci sono giacimenti di petrolio, G meno. Questo è usato dai geologi nella ricerca di minerali.

Tabella 1. Accelerazione della caduta libera a diverse altezze sopra la Terra.

Tavolo 2. Accelerazione della caduta libera per alcune città.

Poiché l'accelerazione della caduta libera vicino alla superficie terrestre è la stessa, la caduta libera dei corpi è un movimento uniformemente accelerato. Quindi può essere descritto dalle seguenti espressioni:
e
. Allo stesso tempo, si tiene conto che quando ci si sposta verso l'alto, il vettore di velocità del corpo e il vettore di accelerazione della caduta libera sono diretti in direzioni opposte, quindi le loro proiezioni hanno segni diversi. Quando si scende, il vettore di velocità del corpo e il vettore di accelerazione di caduta libera sono diretti nella stessa direzione, quindi le loro proiezioni hanno gli stessi segni.

Se un corpo viene lanciato ad angolo rispetto all'orizzonte o orizzontalmente, il suo movimento può essere scomposto in due: uniformemente accelerato verticalmente e uniformemente orizzontalmente. Quindi, per descrivere il moto del corpo, devono essere aggiunte altre due equazioni: v X = v 0 X e S X = v 0 X T.

Sostituendo nella formula
invece della massa e del raggio della Terra, rispettivamente, della massa e del raggio di qualche altro pianeta o del suo satellite, si può determinare il valore approssimativo dell'accelerazione di caduta libera sulla superficie di uno qualsiasi di questi corpi celesti.

Tabella 3 Accelerazione della caduta libera sulla superficie di alcuni

corpi celesti (per l'equatore), m / s 2.

Newton, come Galileo, iniziò i suoi studi sul moto meccanico studiando legge della caduta dei corpi, ma il suo compito era già un po' più facile. Newton aveva a sua disposizione una pompa ad aria che Galileo poteva solo sognare.

Galileo condusse i suoi esperimenti lanciando nuclei di ferro dalla Torre Pendente di Pisa (maggiori dettagli:). Newton prese un lungo tubo di vetro, sigillato a un'estremità, vi mise dentro un piccolo pezzo di sughero e un colpo, e collegò il tubo a una pompa ad aria. La pompa ha pompato la maggior parte dell'aria.

Lo scienziato ha saldato l'altra estremità del tubo. E il pellet con un pezzo di sughero è rimasto in uno spazio aereo molto rarefatto. Newton ha girato il tubo con un'estremità verso l'alto, poi con l'altra: un pezzo di sughero e un colpo sono caduti con la stessa velocità. Così è stato possibile provare che nel vuoto oggetti di diverso peso cadono alla stessa velocità. Ora questi semplici dispositivi - " Tubi di Newton» - sono disponibili in ogni scuola.

La velocità di caduta è indipendente dal peso

La velocità di caduta è indipendente dal peso. Gli oggetti che cadono non hanno peso, (di più:), disse Galileo. Quindi, concludeva Newton, il peso non è una proprietà fondamentale di tutti gli oggetti o sostanze. Qualsiasi oggetto ha peso solo finché giacciono o sono appesi a qualcosa e quando cadono, perdono peso.

Cos'è il peso

Uno dei predecessori di Newton, il matematico francese René Descartes, lo sostenne pesoè la pressione esercitata dalle cose a terra o sul supporto su cui giacciono. Newton ricordava gli esperimenti di Galileo con i secchi. Mentre l'acqua scorreva da un secchio all'altro, il loro peso totale era inferiore a quello di prima: l'acqua che cadeva si muoveva liberamente, niente la fermava, non pesava davvero nulla durante la caduta.

Non appena tutta l'acqua fu nel secchio inferiore, l'equilibrio della bilancia fu ripristinato. E questo non sorprese nemmeno Newton. Poiché tutta l'acqua si è raccolta nel secchio inferiore, la sua pressione sul fondo deve essere esattamente uguale alla somma delle pressioni dell'acqua nei due secchi. L'acqua sembrava aver ripreso il suo peso.

Perché i corpi premono sul cavalletto

Ma perché i corpi premono sul supporto? Cartesio non lo sapeva. Prendi un peso e appendilo a una molla. La primavera si allungherà. Ora togliamo questo peso e afferriamo con la mano il gancio della molla. Possiamo, applicando la forza, allungare la molla tanto quanto il peso l'ha allungata con il suo peso. Il peso del peso e la forza della mano hanno lo stesso effetto sulla molla. Ciò significa che la ragione della pressione dei corpi sul supporto - il loro peso - è una specie di forza. Newton lo definì.

Legge di gravità

È il globo che attira a sé il peso e gli altri corpi, tenendoli vicino a sé. Osserviamo questo fenomeno ovunque e ovunque e lo chiamiamo gravitazione. Studiò anche Galileo. Tutti i corpi, grandi e piccoli, sono attratti l'uno dall'altro, obbedendo legge di gravità, scoperto da Newton. Quindi, il peso è la forza con cui gli oggetti attratti dalla Terra esercitano una pressione sui supporti che li reggono. Il peso è una manifestazione della gravità universale. Newton seppe portare alla sua logica conclusione la legge della caduta dei corpi, iniziata da Galileo Galilei.