伽利略的力學(xué)成就(編輯修改稿)
2025-07-24 12:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)間的比例恰是實(shí)驗(yàn)者推導(dǎo)所預(yù)計(jì)的。 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。伽利略在斜面實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，只要把摩擦減小到可以忽略的程度，小球從一斜面滾下后，可以滾上另一斜面，而與斜面的傾角無關(guān)。也就是說，無論第二個(gè)斜面伸展多遠(yuǎn)，小球總能達(dá)到和出發(fā)點(diǎn)相同的高度。如果第二斜面水平位置，而且無限延長(zhǎng)，則小球會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去。伽利略在《關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)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(dòng)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。因?yàn)樵谙蛳聝A斜的平面上已經(jīng)存在一加速因素。而在向上傾斜的平面上則有一減速因素。由此可見，在水平面上的運(yùn)動(dòng)是永久的；因?yàn)?，如果速度是均勻的，它就不能減小或緩慢下來，更不會(huì)停止。”這實(shí)際上是我們現(xiàn)在所說的慣性運(yùn)動(dòng)，伽利略由此得到了他的“慣性定律”。德國(guó)哲學(xué)家康德（Kant Lmmanuel，1724～1804）在他的名著《純粹理性批判》一書的序言中寫道；“當(dāng)加利略讓他的一些圓球以他本人所選定的重力，沿料面溝槽滾下來的時(shí)，……對(duì)所有的自然科學(xué)研究者來說，心中豁然開朗，他們明白了：理性所能洞察的事物只能是理性自身所構(gòu)想的事物，……理性一方面必須以它的一些原理來接近自然，按照這些原理，只有那些與現(xiàn)象相符合的方可看作為定律，而在另一方面還要根據(jù)一些定律進(jìn)行考慮去做實(shí)驗(yàn)，并用實(shí)驗(yàn)來接近自然?！笨档聦?duì)定律的論述是非常清楚而明確的：定律的正確性不在于它與直接感性經(jīng)驗(yàn)相符，而要從定義、實(shí)驗(yàn)以及它與一切可信的事物之間的聯(lián)系去考驗(yàn)。 3 慣性原理和力與加速度的概念推動(dòng)重物時(shí)需要的力大，而推動(dòng)輕物時(shí)需要的力小，是人們的直覺經(jīng)驗(yàn)。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(dòng)著的事物都必然有推動(dòng)者”，并用比例定律把動(dòng)力與速度聯(lián)系起來。伽利略則得出新的概念，他觀察到一個(gè)沿著光滑制面向上滑動(dòng)的物體，因制面的斜角不同而受到不同程度的減速，斜角越小，減速越小。如在無阻力的水平面上滑動(dòng)，則應(yīng)保持原速度永遠(yuǎn)滑動(dòng)。因而得出這樣的結(jié)論：“一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，假如有了某種速度以后，只要沒有增加或減小速度的外部原因，便會(huì)始終保持這種速度——這個(gè)條件只有在水平的平面上才有可能，因?yàn)樵谛泵娴那闆r下，朝下的斜面提供了加速的起因，而朝上的斜面提供了減速的起因；由此可知，只有在水平面上運(yùn)動(dòng)才是不變的”。《兩門新科學(xué)的對(duì)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(dòng)的改變聯(lián)系起來。在《兩門新科學(xué)的對(duì)話》中，伽利略首先從數(shù)學(xué)上討論勻速運(yùn)動(dòng)定律。在勻速運(yùn)動(dòng)中，速度保持不變，從而通過的路程與所經(jīng)歷的時(shí)間成正比。接著用純粹演繹的方法轉(zhuǎn)到加速運(yùn)動(dòng)上來。他的主要課題是：“尋求和解釋最適合于自然現(xiàn)象的定義?！奔磳ふ壹铀龠\(yùn)動(dòng)的規(guī)律。在他的自述中伽利略闡明了他的理性原理：“當(dāng)研究自然的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，讓自然界本身的傾向來引導(dǎo)我們。自然界教我們?cè)谝磺懈鞣N不同的過程中只去采用最一般，最簡(jiǎn)單與最容易的方法?！比缓螅だ詫ｉT闡述用他的所謂簡(jiǎn)單性原理所做的工作假設(shè)。一種最為簡(jiǎn)單的加速運(yùn)動(dòng)過程為；在相等的時(shí)間內(nèi)，速度增加相等的量，即vt。到此為止，伽利略提出了慣性和加速度這個(gè)全新的概念，以及在重力作用下物體作勻加速運(yùn)動(dòng)的全新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為牛
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