После проведения множества подходов и получения результатов, выводы Галилея об
ускорении под действием силы тяжести были таковы:
Изменение скорости в воздухе между золотыми, свинцовыми, медными, порфировыми и другими тяжелыми материалами настолько незначительно, что при падении в 100 локтей золотой шарик наверняка не опередит одну из меди на целых четыре пальца. Заметив это, я пришел к выводу, что в среде, полностью лишенной сопротивления, все тела будут падать с одинаковой скоростью.
По сути, его аргументация была следующей. Представьте себе два камня, один большой и один маленький. Поскольку они имеют неодинаковую массу, они будут ускоряться с разной скоростью – большой камень будет ускоряться быстрее, чем маленький камень. Теперь поместите маленький камень сверху большого камня. Что случится? По более ранним представлениям, большой камень отлетит от маленького. Что если мы изменим порядок и разместим маленький камень под большим камнем? Кажется, что два объекта вместе должны иметь меньшее ускорение. Маленький камень мешал и замедлял бы большой камень. Но два объекта вместе тяжелее сами по себе, и поэтому мы должны также предположить, что они будут иметь большее ускорение. Это противоречие, которое опровергает мнение, что ускорение под действием силы притяжения зависит от массы предмета.
Вот еще одно доказательство. Возьмите два предмета одинаковой массы. По ранним представлениям, они должны ускоряться с той же скоростью. Теперь свяжите их вместе легкой веревкой (для чистоты эксперимента будем считать ее невесомой). Вместе, они должны бы иметь в два раза больше своего первоначального ускорения. Но как неодушевленные объекты узнают, что они связаны? Давайте расширим проблему. Разве каждый тяжелый предмет – это не просто сборка легких деталей, соединенных вместе? Как может совокупность легких частей, каждая из которых движется с небольшим ускорением, начинает внезапно быстро ускоряться после соединения? Это еще раз показывает, что ускорение силы тяжести не зависит от массы.
Галилей провел множество измерений, связанных с ускорением под действием силы тяжести, но ни разу не рассчитал его значение. Вместо этого он изложил свои выводы как набор пропорций и геометрических отношений – их много. Его описание постоянной скорости потребовало одного определения, четырех аксиом и шести теорем.
Зависимость ускорения свободного падения от местоположения
Стандартная величина ускорения свободного падения, общепринятое значение которой:
Полезно запомнить это число, однако следует также отметить, что это число не является константой. Хотя масса не влияет на ускорение под действием силы тяжести, существуют и другие факторы.
Каждый, знаком с изображениями космонавтов, прыгающих на Луне, и должен знать, что сила тяжести там слабее, чем на Земле – примерно на одну шестую силы или примерно на 1,6 м / с2 . Вот почему астронавты могли легко прыгать на поверхности, несмотря на вес своих скафандров. Напротив, гравитация на Юпитере сильнее, чем на Земле – примерно в два с половиной раза сильнее или 25 м / с 2 . Астронавты, путешествующие по вершине густой атмосферы Юпитера, будут изо всех сил пытаться встать внутри своего космического корабля. Ускорение силы тяжести зависит от местоположения.
Кроме того, даже на Земле эта величина изменяется в зависимости от широты и долготы, а также высоты.
Ускорение силы тяжести на полюсах больше, чем на экваторе, и больше на уровне моря, чем на вершине Эвереста.
Есть также местные вариации, которые зависят от геологии. Таким образом, значение 9,8 м / с2 представляет собой просто удобное среднее значение по всей поверхности Земли.
Единицей ускорения СИ является метр в секунду в квадрате [м / с2].
Вам нужно срочно заказать статью по физике для публикации? Обратитесь за помощью к нашим экспертам!
Комментарии