伽利略对自由落体运动的实验

1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的实验,得出了重量不同的两个铁球同时下落的结论,从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了1900多年之久的错误结论。关于自由落体实验,伽利略做了大量的实验,他站在斜塔上面让不同材料构成的物体从塔顶上落下来,并测定下落时间有多少差别。结果发现,各种物体都是同时落地,而不分先后。也就是说,下落运动与物体的具体特征并无关系。无论木制球或铁制球,如果同时从塔上开始下落,它们将同时到达地面。伽利略通过反复的实验,认为如果不计空气阻力,轻重物体的自由下落速度是相同的,即重力加速度的大小都是相同的。

伽利略自由落体实验的意义和影响

伽利略指出物体下落的高度与时间的平方成正比,而与重量无关,即落体运动是匀加速的;
意义:1.说明落体运动是匀加速的。2.物体下落的速度除了高度差别,只跟质量有关。

不同物体下落之所以有快慢,并不是由于重量不同,而是由于空气阻力。伽利略用实验证实了他的理论。他所引进的加速度概念和他所发现的匀加速运动规律促进了动力学的重大发展。

 

伽利略自由落体实验出自哪本书

伽利略自己在1591年写的小册子《论运动》中,曾多次提到物体从塔上落下的实验,并对同时落地做出了自己的解释。但他并没有指明这座塔是否就是比萨斜塔,也并没有肯定这个实验是他自己做的。光靠这样一个事实也不足彻底否定亚里士多德的错误诊断。伽利略的高明之处就在于凭借数学的推理,将落体实验转化成斜面实验,从而有可能精确地测量路程和时间的关系,作出判决性的实验结论。

该实验被评为“最美物理实验”之一。

实验

验证

落体实验古希腊思想家亚里士多德(公元前384—322年)曾经断言:物体从高空落下的快慢与相同物体的重量成正比,重者下落快,轻者下落慢。比如说,十磅重的物体落下时要比一磅重的物体落下快十倍。1800多年来,人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。直到16世纪,伽利略(公元1564—1642年)才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。

斜塔落体实验地

伽利略说,假如一块大石头以某种速度下降,那么,按照亚里士多德的论断,一块小些的石头就会以相应慢些的速度下降。要是我们把这两块石头捆在一起,那这块重量等于两块石头重量之和的新石头 ,将以何种速度下降呢?

如果仍按亚里士多德的论断,势必得出截然相反的两个结论:一方面,新石头的下降速度应小于第一块大石头的下降速度,因为加上了一块以较慢速度下降的石头,会使第一块大石头下降的速度减缓;另一方面,新石头的下降速度又应大于第一块大石头的下降速度,因为把两块石头捆在一起,它的重量大于第一块大石头。这两个互相矛盾的结论不能同时成立,可见亚里士多德的论断是不合逻辑的。

伽利略进而假定,物体下降速度与它的重量无关。如果两个物体受到的空气阻力相同,或将空气阻力略去不计,那么,两个重量不同的物体将以同样的速度下落,同时到达地面。

为了证明这一观点,1589年的一天,比萨大学青年数学讲师,年方25岁的伽利略,同他的辩论对手及许多人一道来到比萨斜塔。伽利略登上塔顶,将一个重100磅和一个重一磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下,两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上。面对这个无情的实验,在场观看的人个个目瞪口呆,不知所措。

这个被科学界誉为“比萨斜塔试验”的美谈佳话,用事实证明,轻重不同的物体,从同一高度坠落,加速度一样,它们将同时着地,从而推翻了亚里士多德的错误论断。这就是被伽利略所证明的,如今已为人们所认识的自由落体定律。“比萨斜塔试验”作为自然科学实例,为实践是检验真理的惟一标准提供了一个生动的例证。

质疑

这个传奇性的故事由伽利略的学生维维安尼流传下来。维维安尼在写《伽利略》时,提到他曾经听说伽利略当年在有其他教授、哲学家和全体学生在场的情况下,从比萨斜塔的最高层重复做过多次试验,证明轻重物体同时落地。

伽利略

关于伽利略的比萨斜塔实验,众说纷纭。有人说他用大小相同而重量不等的两球(可能是铁球与木球)得到同时落地的结果;有人说他是用炮弹和枪弹做的实验。有人则过分宣扬这个实验的意义,说他第一个做自由落体实验一举推翻了亚里士多德的错误。

伽利略研究自由落体为什么用斜面是liaing

伽利略的自由落体实验,改为斜面实验的目的是使物体沿斜面下滑的加速度a远小于重力加速度g,便于测量经过时间t,物体通过的位移s,得出s∝t^2的结论。

通过合理外推的物理方法,伽利略巧妙地证明了自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动。

自由落体实验是谁做的

伽利略

传说1590年,出生在比萨城的意大利物理学家伽利略,曾在比萨斜塔上做自由落体实验,将两个重量不同的球体从相同的高度同时扔下,结果两个铅球几乎同时落地,由此发现了自由落体定律,推翻了此前亚里士多德认为的重的物体会先到达地面,落体的速度同它的质量成正比的观点。

但是,伽利略的两个球体并非像传说中的一样一起落下,即使重力加速度不变,两个球体受到空气阻力影响,是不会一起落下的。这也就是为什么鹅毛和铅球不会一起降落的原因。由于受到空气阻力,两个球体不能看作自由落体。但是伽利略的实验理论是正确的,在真空中,无论多重的物体,都遵循自由落体定律。

伽利略在比萨斜塔做自由落体实验的故事,记载在他的学生维维安尼(Vincenzo Viviani,1622年—1703年)在1654年写的《伽利略生平的历史故事》(1717年出版)一书中,但伽利略、比萨大学和同时代的其他人都没有关于这次实验的的记载。对于伽利略是否在比萨斜塔做过自由落体实验,历史上一直存在着支持和反对两种不同的看法。

另据记载,1612年有一个人在比萨斜塔上做过这样的实验,但他是为了反驳伽利略而作这个实验的,结果是两球并没有同时到达地面。

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