Ifølge en biografi om Galileo Galilei skrevet af hans elev Vincenzo Viviani udførte Galileo i 1589 et eksperiment ved at tabe to kugler med forskellig masse fra det berømte skæve tårn i Pisa for at demonstrere, at tidspunktet for fald ikke afhænger af kuglens masse. [1] . Med dette eksperiment opdagede Galileo angiveligt, at kroppe faldt næsten samtidigt, hvilket modbeviste Aristoteles' teori , som mente, at faldhastigheden var proportional med kroppens masse. På det tidspunkt, hvor Galileo ifølge Vivianis beskrivelse gennemførte sit eksperiment, havde han endnu ikke formuleret den endelige version af sin lov om frit fald [1] [2] .
Selvom historien om Galileos eksperimenter på det skæve tårn i Pisa er kommet ind i den videnskabelige folklore, er der ingen omtale af disse eksperimenter i Galileos skrifter, og de fleste videnskabshistorikere har en tendens til at tro, at det kun var et tankeeksperiment , der faktisk ikke var udført [3] [4] . Den eneste undtagelse er Drakes holdning, som mener, at Galileos eksperiment faktisk fandt sted nogenlunde i den form, som er beskrevet af Viviani [1] .
En af de første til at tilbagevise Aristoteles' udtalelse var den hollandske videnskabsmand Simon Stevin . Det kan antages, at hans resultater var kendt af Galileo.
Galileo beskriver det berømte tankeeksperiment på denne måde i sin bog On Motion [5] .
Forestil dig to genstande, hvoraf den ene er tungere end den anden, forbundet med et reb til hinanden, og kast dette bundt fra tårnet. Hvis vi antager, at tunge genstande virkelig falder hurtigere end lette og omvendt, så bliver en let genstand nødt til at bremse faldet af en tung. Men da det pågældende system som helhed er tungere end én tung genstand, skal det falde hurtigere end det. Således kommer vi til en modsigelse , hvoraf det følger, at den oprindelige antagelse (tunge genstande falder hurtigere end lette) er falsk.
På grund af ufuldkommenheden af datidens måleudstyr var det næsten umuligt at studere kroppens frie fald. I søgen efter en måde at reducere bevægelseshastigheden erstattede Galileo frit fald med at rulle på en skrå overflade, hvor der var meget lavere hastigheder og luftmodstand. Det blev bemærket, at over tid øges bevægelseshastigheden - kroppene bevæger sig med acceleration. Det blev konkluderet, at hastigheden og accelerationen ikke afhænger af hverken kuglens masse eller materiale.
Ved at antage, hvad der ville ske i tilfælde af et frit fald af kroppe i et vakuum, udledte Galileo følgende love for kroppes fald for det ideelle tilfælde:
Forskeren bemærkede også: Hvis du forbinder to skrå overflader, så bolden, efter at have rullet ned ad den ene af dem, stiger langs den anden, vil den stige til samme højde, hvorfra den begyndte at bevæge sig, uanset hældningen af hver af overfladerne .
Galileo kontrollerede, at rullelovene opnået af ham er kvalitativt uafhængige af flyets hældningsvinkel, og derfor kan de udvides til tilfælde af et fald. Den endelige konklusion af Galileo fra hans sidste bog: faldhastigheden stiger proportionalt med tiden, og stien stiger proportionalt med tidens kvadrat.
| Galileo Galilei | ||
|---|---|---|
| Biografi og videnskabelige resultater | Galilean Process • Galilean Clock Escapement • Galilean Satellites • Galilean Transformations • Undersøgelse af faldende legemer • Termoskop • Celatone • Galilean Paradox | |
| Sager | Assayer • Dialog om de to hovedsystemer i verden • Sidereus Nuncius • Samtaler og matematiske beviser for to nye videnskaber | |
| En familie | Vincenzo Galilei (far) • Michelangelo Galilei (bror) • Vincenzo Gamba (søn) • Maria Celesta (datter) • Marina Gamba (sambo) | |