Серия „Галилео“ Член 5 от 7

топки

Експериментите с наклонени плоски топки са влезли в историята на науката по две причини. От една страна, защото чрез тях Галилей показва, че телата падат с постоянно ускорение; или, както той се изрази, че идеалните тела - върху които не действат сили на триене или друг фактор, който пречи на падането - ще изминат разстояние при падане, което се увеличава с квадрата на изминалото време. Тези резултати послужиха за утвърждаването на механиката като наука и проправиха пътя на Нютон, няколко десетилетия по-късно, да обяви законите на механиката и универсалната гравитация. Втората причина е, че той е дал на експеримента естествена буква и математическия израз на резултатите като метод за получаване на знания. Експерименти вече са правени и преди, също през Средновековието, противно на това, което мислят много хора, но това, което не е било направено, е да се изразят резултатите в математически термини, като по този начин се позволява включването на обективен и универсален език като средство за изразяване на научни факти.

Проблемът със свободното падане е, че скоростта на падане се увеличава много бързо и без високо прецизни инструменти не е възможно правилно да се измери времето, необходимо на тялото да падне, за да измине различни разстояния. Поради тази причина Галилей търсеше алтернативен метод и смяташе, че трябва да "разреди" ефекта на гравитацията. За това му хрумна да използва наклонени равнини, през които той търкаляше топки и да измерва времето, необходимо за изминаване на определени разстояния. Самолетите с минимален наклон са тези, които позволяват по-прецизни измервания, тъй като те са тези, които най-много „разреждат“ ефекта на гравитацията и благоприятстват по-бавния темп на падане, при условие, разбира се, че триенето или ефектът са сведени до минимум. на всеки друг фактор, който може да попречи. Но за да може да направи това, той трябваше да бъде сигурен, че падането надолу по наклонени равнини има свойства, еквивалентни на свободно падане, дори ако ефектът на гравитацията е "разреден".

Въз основа на това наблюдение, Галилео твърди, че ако топка се търкаля по наклонена надолу равнина и след това продължи движението си по друга наклонена нагоре равнина, топката ще достигне по своята траектория същата височина като тази на точката, от която е започнала. към махалото. И подобно на пресечения махало, няма значение дали наклонът нагоре е по-висок или по-нисък; Това само ще промени промяната в скоростта (която винаги е максимална в най-ниската точка), но не и височината, която запазва, което ще зависи от скоростта, с която започва изкачването.

Ако се пренебрегнат последователните загуби на импулс поради триене, става ясно, че и в двете посоки топката преминава със същата скорост през най-ниската точка на своята траектория, както се случва в махалото, независимо от наклона на равнината. По този начин равнина може да се представи все по-наклонена - с нарастващ наклон - и топката винаги ще достига най-ниската точка със същата скорост. Е, този наклон на самолета, докаран до крайност, ще се състои в изпускане на топката при свободно падане: топката също ще достигне най-ниската точка със същата скорост.

От това заключение той вече можеше да направи експерименти, в които да измери времето, необходимо на една топка да измине различни разстояния. По този начин той установява уравнението d = ½ gt 2, в което d е изминатото разстояние от топката, t е времето, необходимо за изминаване на това разстояние и g стойността на ускорението поради гравитацията, което зависи от наклона на равнината, която е максимална, когато падането е свободно или, което е еквивалентно, когато равнината е перпендикулярна на повърхността на земята.

Въпреки съмненията, има и автори, които са възпроизвели експериментите по начина, по който ги е описал Галилей, и са получили точни резултати, които са били в съответствие с очакванията. Във всеки случай няма съмнение, че Галилей е отворил път за науката, който е последван оттогава и се е утвърдил като съществена част от самата научна практика. И този експеримент с топките се оказва, дори и само да се превърне в мисловен експеримент, от тази гледна точка, примерен.

Консултирана библиография

Питър Скъпи (1995): Дисциплина и опит: Математическият път в научната революция Университетът в Чикаго Прес

Морис А. Финокяро (2008): Основното издателство „Галилео Хакет“

Джон Грибин (2003): История на науката 1543-2001 Критика (Science. A History, 1543-2001, 2002, Алън Лейн)

Хавиер Ордонес, Виктор Наваро и Хосе Мануел Санчес Рон (2003): История на науката Еспаса Калпе (Главата за модерната епоха е на Виктор Наваро)

За автора: Хуан Игнасио Перес (@Uhandrea) е професор по физиология в UPV/EHU и координатор на катедрата по научна култура в този университет.