Równia Galileusza

Galileusz, Galileo Galilei (1564 - 1642)
- matematyk, fizyk, astronom i filozof włoski, profesor na uniwersytecie w Pizie i Padwie

Galileusz w 1602 r. odkrył prawo swobodnego spadania ciał. Przyjęło się powszechnie uważać, że dokonał tego upuszczając różne przedmioty ze szczytu krzywej wieży w Pizie. Niewykluczone, że tak było – wieża już wówczas  była zupełnie sporo pochylona (zaczęła się pochylać już w trakcie budowy w XIII wieku, a wyprostował ją dopiero Polak, w XX wieku, profesor Jamiołkowski, z Politechniki w Turynie. Też nie tak do końca, aby nadal była krzywa, a jedynie nie groziła upadkiem.

Wieża ma kondygnacje, więc można było obserwować, jak szybko przelatują ciała poprzez poszczególne kondygnacje. Ale dowodów na to nie ma.

Chcąc zagadnienie spadku swobodnego zbadać ilościowo, Galileusz posłużył się udoskonaloną przez siebie równią pochyłą z dzwonkami rozmieszczonymi w odległościach mających się do siebie jak kolejne liczby nieparzyste. Na powierzchni równi polecił wyciąć półkolisty rowek o głębokości ok. ½ cala (ok. 1,5 cm), biegnący wzdłuż całej równi i wykleić go pergaminem. Po tak spreparowanym torze staczał on kule wykonane z różnych dostępnych wówczas materiałów, tj. drewna, marmuru i mosiądzu. Galileusz mógł regulować czas trwania każdego z eksperymentów, zmieniając kąt nachylenia równi.

Badania nad istotą ruchu doprowadziły go ponadto do sformułowania zasady względności ruchu, nazywanej dzisiaj zasadą względności Galileusza oraz odkrycia izochronizmu drgań.

Wyniki swoich najważniejszych prac Galileusz zamieścił w wydanym przez siebie w 1638 r. traktacie zatytułowanym „Discorsi e demonstrationi matematiche, intorno a due nuove science. Attenenti alla mechanica e movimenti locali”, co się tłumaczy jako „Dialogi i dowodzenia matematyczne na temat dwu nowych gałęzi wiedzy, mechaniki i praw spadku swobodnego”.

Opis przyrządu:

• Równia była zrobiona z belki o długości 12 łokci (ok. 6,5 m) i wysokości ½ łokcia (ok. 28 cm) . Jej szerokość wynosiła 3 cale (ok. 9 cm). Wzdłuż belki wydrążono rynnę o szerokości większej niż 1 cal. Rynna wyklejona była gładkim i czystym pergaminem, w celu nadania jej powierzchni należytej gładkości (patrz rys. poniżej).
• W rynnie toczyła się bardzo twarda, całkowicie okrągła i gładko wypolerowana kula mosiężna.

Opis doświadczenia (metoda Galileusza):

• Równię podnoszono z jednego końca raz na wysokość ½ łokcia (α₁), drugi raz na wysokość 1 łokcia (α₂), a na koniec na wysokość 2 łokci (α₃) – opierano ją o skrzynię o takich rozmiarach.
• Kąt podniesienia równi zawierał się w granicach od 2,5 do 9,5 stopni.
• Na rynnie wieszani dzwonki w odległościach 1:3:5:7:9. Poruszająca się kulka uderzała w dzwonki.

• Stwierdzono, że czasy, w jakich kulka porusza się ruchem przyspieszonym od dzwonka do dzwonka są takie same.
• Stwierdzono, że odcinki drogi mają się do siebie w stosunku takim, jak kwadraty czasów ruchu. Spostrzeżenie to dotyczyło każdego z możliwych nachyleń równi.

Ruch kulki na rynnie:
    

 Wstecz