伽利略的力學(xué)成就-文庫吧資料
2025-07-03 12:54本頁面
【正文】 的產(chǎn)生歸于力的作用，這是對力的性質(zhì)的客觀認識，也是牛頓第二定律的雛形。然而他未能擺脫柏拉圖關(guān)于行星作圓運動的觀點，相信“圓慣性”的存在，因此未能將慣性運動概念推廣到一切物體運動上。這是人類長期以來研究機械運動的理論成果，并且得到了當時地動說支持者們的擁護。到此為止，伽利略提出了慣性和加速度這個全新的概念，以及在重力作用下物體作勻加速運動的全新的運動規(guī)律，為牛頓力學(xué)理論體系的建立奠定了基礎(chǔ)?！比缓?，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)。在他的自述中伽利略闡明了他的理性原理：“當研究自然的加速度運動時，讓自然界本身的傾向來引導(dǎo)我們。他的主要課題是：“尋求和解釋最適合于自然現(xiàn)象的定義。在勻速運動中，速度保持不變，從而通過的路程與所經(jīng)歷的時間成正比?！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”即運動的改變聯(lián)系起來。如在無阻力的水平面上滑動，則應(yīng)保持原速度永遠滑動。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，認為“任何運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?！笨档聦Χ傻恼撌鍪欠浅Ｇ宄鞔_的：定律的正確性不在于它與直接感性經(jīng)驗相符，而要從定義、實驗以及它與一切可信的事物之間的聯(lián)系去考驗?！边@實際上是我們現(xiàn)在所說的慣性運動，伽利略由此得到了他的“慣性定律”。而在向上傾斜的平面上則有一減速因素。伽利略在《關(guān)于兩門新科學(xué)的對話》中進一步寫道：“我們可以進而指出，任何速度一旦施加給一個運動著的物體，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。也就是說，無論第二個斜面伸展多遠，小球總能達到和出發(fā)點相同的高度。 伽利略的斜面實驗是把真實實驗和理想實驗相結(jié)合的典范。這一結(jié)果對于平板的所有斜度，亦即對于溝槽的所有傾角都適合。比較小球滾過槽的總長度所需時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間。當這種方法被證實可靠之后，再讓小球只滾下溝槽總長度的1/4，測定其所需之時間，看到它只用了原先實驗所需時間的一半。 讓黃鋼球沿溝槽滾下，同時采用特別裝置（漏壺）記錄小球下滾的時間。為了使溝槽盡可能地光滑、平整，再甲苯皮紙沿溝槽貼牢，取一只拋光堅實的黃銅圓球做實驗的滾球。于是伽利略設(shè)計了斜面滾球?qū)嶒灒喝∫粔K長約840匣米。比薩斜塔高55米，當時既無精密測量時間的鐘表，又不能排除空氣對輕重不同的物體所施的不同浮力的影響；因此直接做這種測量是不可能的。如果像傳說中的那樣，伽利略從比薩斜塔上向下扔落物體，直接對自由落體進行直觀測量，要尋找到落體的運動規(guī)律是相當困難的。牛頓后來將之概括為運動第一和第二定律。當鋼球從斜面上滾下后繼續(xù)沿著桌面滾動，這時斜度為零重力的作用為零，不再有加速度，球就會永遠保持它的勻速運動?！薄皠蚣铀龠\動是指運動質(zhì)點在相等的時間間隔里獲得相等的速率增量”。因此，對伽利略來說，必須首先建立勻速運動和勻加速運動的定量概念。 伽利略面臨的另一個更為主要的困難是概念上的，當時人們連速度的定量定義都沒有。他先發(fā)現(xiàn)球滾過全程四分之一所花的時間，正是滾過全程所花時間的一半，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間的平方成正比，這就是著名的落體定律。1604年，伽
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