伽利略的力學(xué)成就-wenkub
2023-07-12 12:54:55 本頁面
【正文】 個(gè)步驟：（1）先提取出從現(xiàn)象中獲得的直觀認(rèn)識的主要部分，用最簡單的數(shù)學(xué)形式表示出來，以建立量的概念；（2）再由此式用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出另一易于實(shí)驗(yàn)證實(shí)的數(shù)量關(guān)系；（3）然后通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)這種數(shù)量關(guān)系。關(guān)于第一門新科學(xué)，伽利略在書中提出物體的支撐能力不能依幾何比例予以放大，例如，一只鹿如果按比例脹成大象那么大，那么它的腿肯定支撐不住自身的重量。1589年，伽利略獲得了比薩大學(xué)數(shù)學(xué)教授的職位，三年后，轉(zhuǎn)到帕多瓦大學(xué)，在這里過了十八年比較穩(wěn)定的生活，1610年又到佛羅倫薩，繼續(xù)從事他的物理學(xué)和天文學(xué)研究。正是他的工作將近代物理學(xué)乃至近代科學(xué)推上了歷史的舞臺。 圖42伽利略《兩大世界體系的對話》雇頁伽利略1564年2月15日生于意大利的比薩，他的父親文森西奧1624至1630年間，伽利略寫作他的著作《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，該書于1632年問世，但很快就遭到羅馬教會的傳訊而被軟禁。后一門新科學(xué)，就是他自己早年對落體運(yùn)動研究的一種系統(tǒng)化；速度和加速度的概念、慣性的概念，就是在這本書中以公理的形式提出的。他對落體勻加速運(yùn)動規(guī)律的研究便是最好的說明。由于υ值無法直接測量，所以將此式轉(zhuǎn)換為可測量路程的形式：s＝at2。（），……，由此得知每隔1秒落體下落的一段距離依次為s2－sl＝3（），……，依等差級數(shù)遞增。所得結(jié)果與所設(shè)想的數(shù)量關(guān)系符合，且重復(fù)性良好，肯定了落體作勻加速運(yùn)動設(shè)想的正確性。他首先想到將單擺問題化為斜面問題，這相當(dāng)于將擺弧的曲線化為斜面的直線來處理，斜面的傾角越大相當(dāng)于擺幅越大，而斜面的傾角達(dá)到90度時(shí)，物體就成了自由落體。他先發(fā)現(xiàn)球滾過全程四分之一所花的時(shí)間，正是滾過全程所花時(shí)間的一半，最后更為精確地知道，在斜面上下落物體的下落距離同所用時(shí)間的平方成正比，這就是著名的落體定律。因此，對伽利略來說，必須首先建立勻速運(yùn)動和勻加速運(yùn)動的定量概念。當(dāng)鋼球從斜面上滾下后繼續(xù)沿著桌面滾動，這時(shí)斜度為零重力的作用為零，不再有加速度，球就會永遠(yuǎn)保持它的勻速運(yùn)動。如果像傳說中的那樣，伽利略從比薩斜塔上向下扔落物體，直接對自由落體進(jìn)行直觀測量，要尋找到落體的運(yùn)動規(guī)律是相當(dāng)困難的。于是伽利略設(shè)計(jì)了斜面滾球?qū)嶒?yàn)：取一塊長約840匣米。 讓黃鋼球沿溝槽滾下，同時(shí)采用特別裝置（漏壺）記錄小球下滾的時(shí)間。比較小球滾過槽的總長度所需時(shí)間與分別滾下總長的1/2/3/4，以及其它任選長度所需的時(shí)間。 伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)是把真實(shí)實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的典范。伽利略在《關(guān)于兩門新科學(xué)的對話》中進(jìn)一步寫道：“我們可以進(jìn)而指出，任何速度一旦施加給一個(gè)運(yùn)動著的物體，只要除去加速或減速的外因，此速度就可保持不變；不過，這是只能在水平面上發(fā)生的一種情形?！边@實(shí)際上是我們現(xiàn)在所說的慣性運(yùn)動，伽利略由此得到了他的“慣性定律”。亞里士多德?lián)说贸銎毡樾缘慕Y(jié)論：一切物體均有保持靜止或所謂尋找其“天然去處”的本性，認(rèn)為“任何運(yùn)動著的事物都必然有推動者”，并用比例定律把動力與速度聯(lián)系起來?！秲砷T新科學(xué)的對話》伽利略便第一次提出了慣性概念，并第一次把外力和“引起加速或減速的外部原因”即運(yùn)動的改變聯(lián)系起來。他的主要課題是：“尋求和解釋最適合于自然現(xiàn)象的定義。”然后，伽利略專門闡述用他的所謂簡單性原理所做的工作假設(shè)。這是人類長期以來研究機(jī)械運(yùn)動的理論成果，并且得到了當(dāng)時(shí)地動說支持者們的擁
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