Teoria Iner Iei Galileo Galilei

PowerPoint Presentation

Teoria ineriei Galileo GalileiINGINERIA MEDIULUI ANUL II

Proiect realizat de: Socol George Cosmin

-2015-

Naterea tiinei moderne a avut loc n Italia acum aproximativ 400 de ani, prin mai multe invenii i descoperiri ale lui Galileo Galilei, fiecare fiind suficient pentru a-i asigura un loc n panteonul savanilor care au schimbat fundamental nelegerea lumii. Galileo Galilei a fost primul fizician care a enunat principiul ineriei. Faptul c l-a contrazis pe Aristotel a avut consecine serioase. A fost interogat de autoritatea bisericeasc i condamnat c preda faptul c Pmntul se nvrte n jurul Soarelui drept adevr tiinific i nu drept ipotez matematic, dup cum jurase. A fost pus sub arest permanent la domiciliu i i-a fost interzis s scrie despre sau s i predea teoriile. La scurt timp a fost obligat s i retrag declaraia cum c Pmntul s-ar nvrti n jurul Soarelui, dar se spune c, n schimb, a spus "i totui se mic". nc din vremea cnd era student la medicin, Galileo Galilei nu era de acord cu ideea lui Aristotel conform creia copurile mai grele cad cu o vitez mai mare dect corpurile mai uoare. Experiena sa de via i spunea c grindina cade toat n acelai timp, chiar dac era format din buci mai mari sau mai mici de ghea. Pui n faa acestor observaii, profesorii si au sugerat c poate bulgrii mai mari de grindin sunt formai la o nlime mai mare, astfel nct, dei cad mai repede, ajung pe sol n acelai timp cu bulgrii mai mici. Galileo Galilei nu a fost ns mulumit de rspuns. Problema i-a rmas n memorie.

Mai trziu a dorit s efectueze el nsui un experiment pe care s l poat controla i pe care s l poat repeta. Aa cum am vzut mai sus, n cazul grindinei condiiile iniiale nu erau cunoscute. Astfel c Galilei a realizat celebrul experiment din turnul nclinat din Pisa, de unde a lsat s cad dou obiecte metalice, cu mase mult diferite. n ciuda prezicerilor lui Aristotel cum c cel mai greu corp va ajunge pe sol primul, ambele corpuri au czut simultan. oate v ntrebai care a fost contribuia decisiv a lui Galileo Galilei. Ei bine, Galileo Galilei a fost primul om care a rspuns corect la ntrebarea: care este starea natural a unui corp: cea de micare sau de repaus?Filozofii greci i n special Aristotel considerau c starea natural este cea de repaus. La urma urmei, asta ne spune experiena din viaa noastr de zi cu zi. O cru merge pentru c este tras de cal. Dac se oprete calul, la fel i crua. Dac aruncm un corp n sus, el va ajunge iari jos, unde va rmne n repaus pn cnd cineva sau ceva va depune iari efort pentru a i schimba starea din repaus n micare. Att de adnc nrdcinat era aceast concepie (c starea natural este repausul), nct a fost nevoie de un om ca Galileo care s neleag c dimpotriv, starea natural este cea de micare. Cu alte cuvinte, Galileo i-a dat seama c nu trebuie depus o for pentru ca un corp s se mite, ci dimpotriv, trebuie depus o for pentru a opri un corp din micare. ntlnim aceast for pretutindeni n viaa de zi cu zi. Numele ei: fora de frecare.Pentru a ajunge la aceste idei, Galilei a realizat multe experimente n care a studiat cderea corpurilor pe un plan nclinat. El reducea fora de frecare ct mai mult i vedea c bilele aveau tendina de a merge foarte mult pn s se opreasc. Cu alte cuvinte, bilele se mic singure, fr vreun ajutor extern i, dimpotriv, intervenia extern este cea care ncearc s opreasc micarea. n prezent, aceast lege poart numele delegea ineriei. In esen principiul ineriei afirm faptul c obiectele se opun ncercrii de a li se schimba starea de micare .

ACCELERARENCETINIRE

SCHIMBAREA DIRECIEIn 1638 Galileo a descris o metod experimental de msurare avitezei luminiiaranjnd ca doi observatori, fiecare avnd felinare cu obloane, s se urmreasc unul pe cellalt de la o anumit distan. Primul observator deschide obloanele felinarului su i al doilea, la vederea luminii, deschide imediat obloanele felinarului su. Timpul dintre deschiderea obloanelor primului felinar i observarea luminii celui de-al doilea indic timpul parcurs de lumin dus-ntors ntre cei doi observatori.Principiul ineriei spune, n mare, c toate sistemele de referin sunt n egal msur valide.Principiul ineriei: rezultatele experimentelor nu depind de micarea rectilinie i uniform a dispozitivelor.Legile fizicii vor fi valide n ambele cazuri. Necesitatea unei formulri mai precise devine evident dac v gndii la exemplele n care micarea i schimb viteza sau direcia. Spre exemplu, dac v aflai ntr-o main ce accelereaz de pe loc, v vei simi mpins napoi pe scaun. Este foarte diferit de atunci cnd v aflai n main i aceasta deplaseaz cu aceeai vitez, cnd nu avei nicio senzaie fizic. Un exemplu mai radical al acestora poate fi observat n figura care urmeaz.

123456Acest doctor din cadrul Forei Aviatice Militare s-a oferit voluntar pentru a conduce o sanie rachet drept experiment medical. Efectele evident asupra capului i feei sale nu se datoreaz vitezei saniei, ci schimbrilor rapide ale vitezei acesteia: acceleraie n 2 i 3 i deceleraie n 5 i 6. n 4 sania are viteza cea mai ridicat, dar pentru c este aproximativ constant, doctorul nu este afectat la fel de tare.Mai mult, Galilei a i fcut experimente precise despre distanele parcurse de corpurile n cdere liber. Pentru aceasta a avut nevoie de un cronometru precis. Ce cronometru a folosit? Ai ghicit! Cel reprezentat de un pendul, pe care el nsui l inventase. Iat aadar cum oamenii de tiin i inventeaz singuri instrumentele de msur, cu ajutorul crora fac apoi descoperiri epocale. Astfel, Galileo Galilei a msurat poziia corpurilor n funcie de timp, pentru prima dat n istoria umanitii. Manipulnd apoi aceste date cu ajutorul matematicii, cu rigurozitatea deprins din studiul lui Euclid, Galilei a determinat faptul c toate corpurile aflate n cdere liber cad cu aceeai acceleraie. A i calculat valoarea acestei acceleraii ca fiind 9,8 metri pe secund. Bineneles c unitile de msur erau altele pe vremea aceea n Italia.

Construcie de la universitatea Arizona din SUA despre cum ar fi putut arta experimentul lui Galileo Galilei.Practic, nainte de el se tia c un obiect aflat n cdere liber, cum este i cel pe un plan nclinat, se va deplasa tot mai repede i astfel n fiecare unitate nou de timp va parcurge o distan tot mai mare. Pn atunci se credea c n secunda a doua se va parcurge o distan de dou ori mai mare dect n prima secund, c n secunda a treia o distan de trei ori mai mare dect n prima secund i aa mai departe. Cu acest dispozitiv ingenios i cu un cronometru reprezentat de un pendul, Galileo Galilei a testat aceast ipotez. Practic, la diferite poziii de-a lungul planului nclinat exista un clopot care btea cnd bila trecea pe acolo. Galilei ajusta poziia celui de-al doilea clopot pn cnd acesta btea exact n momentul n care pendulul terminase de parcurs al doilea interval de timp egal cu primul, apoi gsea, n aceeai manier, poziia celui de-al treilea clopot, .a.m.d. Mare i-a fost surprinderea cnd a msurat apoi distanele i a vzut c ele erau proporionale nu cu numere naturale, ci cu numere impare: 1, 3, 5, 7, etc. Astfel, el a descoperit legea corect a cderii corpurilor.

Astfel arta mecanismulfolosit n experimentul descris n dreapta, care a permis descoperirea legii cderii corpurilor. Mecanismulfcea clopotul s bat atunci cnd bila trecea prin dreptul su.Mai devreme ne-am exprimat ca i cum orice sistem de referin de pe suprafaa Pmntului, aflat n rotaie, ar fi la fel de bun precum oricare altul. Acum, cu formularea mai exact a principiului ineriei, vedem c nu este chiar adevrat. Un punct de pe suprafaa Pmntului se mic n cerc, pe cnd principiul ineriei se refer doar la micarea rectilinie. Cu toate acestea, curba micrii este att de lin nct n condiii obinuite nu remarcm c sistemul de referin definit de pmntul de pe jos nu este tocmai inerial.Prima demonstraie a naturii neineriale a sistemelor de referin ataate de sol a fost realizat de Lon Foucault utiliznd un pendul foarte masiv (figura de mai sus) ale crui oscilaii persistau multe ore fr a deveni imperceptibile. Dei Foucault a realizat demonstraia la Paris, e mai uor de imaginat ce s-ar ntmpla la Polul Nord: pendulul ar continua s se legene n acelai plan, dar Pmntul s-ar roti sub el o dat la 24 de ore. Cuiva stnd n zpad, i s-ar prea c planul de micare al pendulului se schimb. Efectul la latitudine mai mici de 90 de grade se dovedete a fi mai lent, dar similar. Pendulul lui Foucault a fost prima dovada experimental clar c Pmntul se rotete ntr-adevr n jurul propriei axe, dei oamenii de tiin fuseser convini de aceasta de peste un secol pe baza dovezilor indirecte legate de structura sistemului solar.

Oamenii sunt absolut convini c exist o stare de repaus absolut i c suprafaa Pmntului se afl n aceast stare.Dar Copernicus a formulat presupunerea matematic, susinut de Galileo pe baza fizicii, c Pmntul s-ar nvrti n jurul axei sale i, de asemenea, n jurul Soarelui.Opozanii lui Galilelo au obiectat, susinnd c acest lucru ar fi imposibil, deoarece, dac Pmntul s-ar afla n micare, am observa efectele acelei deplasri. Au susinut, spre exemplu, c dac Pmntul s-ar mica, nu ar fi posibil s sari n aer i s aterizezi n acelai loc Pmntul micndu-se ntre timp sub tine. Galileo a realizat c aceasta nu era de fapt o nenelegere legat de micarea Pmntului, ci de fizic.n una din crile sale, care a fost scris sub form de dialoguri, sunt trei personaje care au o dezbatere asupra a ceea ce s-ar ntmpla dac un marinar s-ar urca n vrful catargului unei corbii plutind ntr-un port linitit i ar arunca de acolo o piatr. Ar lovi piatra puntea la baza catargului sau n spatele acestuia, deoarece corabia se va fi micat de sub aceasta? Acesta este tipul de experiment la care se face referire n principiul ineriei, iar Galilelo tia c rezultatul ar fi acelai indiferent de micarea navei. Raionamentul opozanilor si, reprezentat de dialogul personajului nu foarte detept Simplicio, se baza pe presupunerea c odat ce piatra pierde contactul cu mna marinarului, ncepe n mod natural s i piard micarea rectilinie. Cu alte cuvinte, nu erau de acord nici mcar cu idea c micarea continu natural dac nu acioneaz asupra ei o for pentru a o opri.

Dar principiul ineriei susine mai multe de att. Susine c micarea nu este nici mcar real: unui marinar aflat pe puntea corabiei, i se pare c puntea i catargul i velele nici mcar nu se mic. Oamenii de pe mal i pot spune c nava i propriul su corp se afl ntr-o micare rectilinie i uniform. El va rspunde Nu, aceea este o iluzie. M aflu n repaus. Singurul motiv pentru care credei c m mic este pentru c voi i nisipul i apa v deplasai n direcia opus. Principiul ineriei spune c micarea rectiline i uniform este o problem de opinie. Astfel lucrurile nu pot ncetini natural i s se opreasc din micare, pentru c nu putem nici mcar s cdem de acord asupra cror obiecte se afla n micare i care n repaus.

SURSE BIBLIOGRAFICEhttp://www.scientia.ro/fizica/130-fizica-conceptuala/3637-principiul-inertiei.htmlhttp://www.scientia.ro/biografii/41-biografii-fizica/1520-galileo-galilei-parintele-fizicii-astronomiei-si-stiintei-moderne.htmlhttp://www.jocsecund.info/2009/12/galileo-galilei-parintele-fizicii-astronomiei-si-stiintei-moderne/http://ro.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei