Galileo: ¿Qué pasó cuando dos bolas de hierro cayeron al suelo al mismo tiempo?
La derivación de dos bolas de hierro que caen al suelo al mismo tiempo:
Es la ley de caída libre cuando un objeto sobre la tierra utiliza como centro de la tierra. El punto de referencia para describir su movimiento es que se mueve alrededor de la Tierra en un movimiento circular uniforme, la fuerza externa neta ejercida sobre un objeto en la dirección conectada al centro de la Tierra es una fuerza centrípeta que apunta hacia el centro de la Tierra. La fuerza centrípeta la proporciona la gravitación universal entre el objeto y la Tierra, es decir, dirección F = F1000.
Según la fórmula de la segunda ley de Newton esa fuerza centrípeta sigue: F=mg y la fórmula de la ley de gravitación universal, podemos obtener:
En la fórmula anterior, M es la masa de la tierra y m es el objeto La masa de
Echemos un vistazo a la situación en la que un objeto sobre el suelo está en caída libre. En este caso, la atracción gravitacional de la Tierra sobre el objeto es mayor que la fuerza centrípeta requerida para que el objeto gire uniformemente. movimiento alrededor de la tierra en esa posición, por lo que el objeto realizará un movimiento de caída libre. La fuerza externa total sobre un objeto en caída libre sigue siendo: F combinada = F.
Se puede ver en la fórmula para la aceleración gravitacional de un objeto derivada anteriormente que dos objetos a la misma altura sobre el suelo obtendrán la misma aceleración gravitacional independientemente de la masa, el tamaño, la estructura y la densidad. del objeto son exactamente iguales, de modo que pueden aterrizar al mismo tiempo con la misma velocidad inicial y la misma altura.
Información ampliada:
Descubrimiento y producción:
Se rumorea que en 1590, Galileo Galilei realizó un experimento de "dos bolas de hierro que aterrizaban en el suelo en al mismo tiempo" en la Torre Inclinada de Pisa. , y llegó a la conclusión de que dos bolas de hierro con diferentes pesos caían al mismo tiempo. Esto anuló la teoría de Aristóteles de que "la velocidad de caída de un objeto es proporcional a su peso" y corrigió esta conclusión errónea que había durado más de 1.900 años.
Pero esto es poco probable. Los objetos de diferentes pesos sólo pueden aterrizar al mismo tiempo en condiciones de vacío. Cuando el astronauta estadounidense David Scott aterrizó en la Luna, intentó lanzarlos a la misma altura al mismo tiempo. . Tomó una pluma y un martillo y descubrió que golpearon el suelo al mismo tiempo, lo que demostró la exactitud de la ley de caída libre.
Incluso si Galileo llevó a cabo este experimento, estaba limitado al nivel de tecnología en ese momento y parecía que podría implementarse al mismo tiempo. En cuanto a los experimentos de caída libre, Galileo hizo muchos experimentos. Se paró en la torre inclinada, dejó caer objetos hechos de diferentes materiales desde lo alto de la torre y midió la diferencia en el tiempo de caída.
Se comprobó que varios objetos aterrizaban al mismo tiempo, sin importar el orden. Es decir, el movimiento de caída no tiene nada que ver con las características específicas del objeto. Ya sean bolas de madera o de hierro, si empiezan a caer desde la torre al mismo tiempo, llegarán al suelo al mismo tiempo.
A través de repetidos experimentos, Galileo creía que si no se tenía en cuenta la resistencia del aire, las velocidades de caída libre de los objetos ligeros y pesados son las mismas, es decir, la aceleración debida a la gravedad es la misma.
Si analizamos la ley de caída libre a partir de la ley de gravitación universal de Newton, se sigue la ley de gravitación universal entre dos objetos cualesquiera. Dos objetos con diferentes pesos tendrán movimiento de caída libre en el campo gravitacional terrestre. Se obtendrá la misma aceleración, por lo que el resultado experimental de que las bolas grandes y pequeñas golpean el suelo al mismo tiempo es consistente con la ley de la gravitación universal.
Es decir, la conclusión experimental de Galileo es completamente consistente con el análisis teórico basado en la ley de la gravitación universal. Desde este punto de vista, el experimento de Galileo es correcto.
Sin embargo, se requieren ciertas condiciones para el completo establecimiento de la ley de la gravitación universal. Se debe suponer que la interacción entre dos objetos neutros obedece completamente a la ley de la gravitación universal. están relacionados con el campo terrestre. Las leyes de acción son exactamente las mismas, pero no lo son.
Enciclopedia Baidu-Ley de Caída Libre