Jak eksperymentowano dawniej?
|
|
|
Rynna Galileusza
Występują: Galileusz (G), Jego uczennica Ania (A) oraz Narrator (N).
N: Witam Wszystkich na naszych wspaniałych pokazach.
Przedstawiam Wam Profesora Galileusza, naszego wspaniałego uczonego,
który ponad 400 lat temu odkrył prawo ruchu wahadła, obserwując w
katedrze w Pizie wahania rozkołysanego świecznika, odkrył także prawo
swobodnego spadania ciał, a także jako jeden z pierwszych zbudował
lunetę i zastosował ją do obserwacji astronomicznych.
Za chwilę dowiecie się, w jaki sposób Galileusz odkrył prawo spadku
swobodnego. Przyjęło się powszechnie uważać, że dokonał tego
upuszczając różne przedmioty ze szczytu krzywej wieży w Pizie. W
rzeczywistości tak jednak nie było. Jak było naprawdę przedstawi nam to
sam Galileusz ze swoją pilną uczennicą Anią.
G: Nazywam się Galileusz (Galileo Galilei). Jestem matematykiem,
fizykiem, astronomem i filozofem włoskim, profesorem na uniwersytecie w
Pizie i Padwie.
Oczywiście, chętnie Wam pokażę moje słynne doświadczenie z równią
pochyłą, ale moja uczennica Ania będzie musiała mi w tym pomóc.
A: Panie Profesorze, bardzo chętnie Panu pomogę!
N: Galileusz chcąc ilościowo zbadać zagadnienie spadku swobodnego
posłużył się udoskonaloną przez siebie równią pochyłą o długości 12
łokci i wysokości ½ łokcia. Na jej powierzchni polecił wyciąć
półkolisty rowek o głębokości ½ cala, biegnący wzdłuż całej równi i
wykleić go pergaminem. Po tak przygotowanym torze toczył on kule
wykonane z różnych dostępnych wówczas materiałów, tj. drewna, marmuru i
mosiądzu. Zobaczcie zresztą to sami.
G: Puszczam kulkę stalową z punktu początkowego równi, co powoduje jej ruch w dół.
A: (Łapie kulkę u dołu równi) Mam ją!
N: Do pomiaru czasu trwania ruchu kul Galileusz zbudował przemyślny
zegar wodny, którego dokładność zadziwia jeszcze i dziś, a wynosi ona
0,1 sekundy. Dodatkowo zmieniając kąt nachylenia równi mógł zmieniać
czas trwania eksperymentu. Zobaczcie, jak można „zważyć czas”.
G: (Odkręca kranik z wodą i puszcza kulkę drugi raz) Teraz zmierzę
dokładnie czas ruchu kulki ważąc wodę zgromadzoną w naczyniu za pomocą
wagi szalkowej.
N: Aby otrzymać zależność pomiędzy drogą i czasem dla ruchu
jednostajnie przyspieszonego Galileusz wykonuje po 1 pomiarze ruchu kul
wzdłuż całej długości równi, a następnie w ¾, ½ i ¼ jej długości.
G: (Puszcza kulkę z góry równi, odkręca kranik z wodą i mierzy czas ruchu kulki.)
Aniu zapisz wynik na tablicy.
A: Zapisuje wynik na tablicy.
Dla L m = 162 g
G: (Puszcza kulkę z ¾ długości równi, odkręca kranik z wodą i mierzy czas ruchu kulki.)
Aniu zapisz kolejny pomiar.
A: Zapisuje wynik na tablicy w kolejnym wierszu.
Dla ¾ L m = 139 g
G: (Puszcza kulkę z ½ długości równi, odkręca kranik z wodą i mierzy czas ruchu kulki.)
Aniu zapisz proszę, masa wody wynosi:
A: Zapisuje wynik następnym wierszu.
Dla 1/2 L m = 110 g
G: (Puszcza kulkę z 1/4 długości równi, odkręca kranik z wodą i mierzy czas ruchu kulki.)
Masa wody dla ¼ długości równi wynosi:
A: Zapisuje na tablicy w kolejnym wierszu:
Dla ¼ L m = 77 g
G: Jeśli teraz wykonam odpowiednie obliczenia to mogę stwierdzić, że:
stosunek odpowiednich odcinków drogi równy jest stosunkowi kwadratów
odpowiadających im mas wody (kwadratów odpowiadających im czasów ruchu
kulek), czyli:
(zapisuje na tablicy)
l1/l2 ~(m1/m2)2
oraz
l1/l2 ~(t1/t2)2
Stąd wniosek, że czas spadania lub toczenia się kulek nie zależy od masy.
Ależ jestem szczęśliwy, odkryłem właśnie prawo spadku swobodnego!
A: Gratuluję Panu Panie Profesorze.
Uwaga: na rysunku poniżej pokazany jest schemat historycznej równi (rynny) Galileusza.
|