Начало экспериментальной физики
Каждый образованный человек со школьных лет знает о том, что знаменитый
итальянский ученый Галилео Галилей заложил основы экспериментальной
физики, изучая падающие и скатывающиеся по наклонной поверхности тела.
Так, Галилей скатывал металлические шарики по деревянной наклонной
поверхности и, используя водяные часы, измерял время, за которое шарики
проходили фиксированное расстояние. Тот факт, что с увеличением времени
скатывания тела проходят расстояние в четыре раза больше, позволил
Галилею опровергнуть мнение Аристотеля о том, что скорость шаров должна
быть постоянной, и продемонстрировать наличие ускорения свободного
падения на Земле.
С тех пор физики проводили не один эксперимент, используя твердые шарики и гибкие наклонные поверхности.
Открытия Галилео Галилей
Механика
Находясь в Падуанском университете, Галилей изучал инерцию и свободное падение тел. В частности, он заметил, что ускорение свободного падения не зависит от массы тела, таким образом опровергая господствовавшее со времен Аристотеля мнение, что «скорость падения» пропорциональна весу тела. Существует легенда об эксперименте, в котором Галилей сбрасывал объекты разной массы с вершины Пизанской башни и позже описал их падение. Вероятно, Галилей в действительности совершал подобные эксперименты, но к знаменитой наклонной башне в Пизе они, скорее всего, не имели никакого отношения.Опыты Галилея с падающими телами
Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие. Чтобы проверить это предположение Галилео Галилей сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро массой 80 кг и значительно более легкую мушкетную пулю массой 200 г. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму и достигли земли одновременно. До него господствовала точка зрения Аристотеля, который утверждал, что легкие тела падают с высоты медленнее тяжелых.Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:
1. Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью
2. Движение происходит с постоянным ускорением.
Галилей является одним из основоположников принципа относительности в классической механике, который был позже назван в его честь. Галилей заметил, что при одинаковых начальных условиях любое механическое явление протекает одинаково в изолированной системе, находящейся в покое либо движущейся прямолинейно и равномерно.
В 1593 году Галилей опубликовал книгу под названием «Механика», где описал свои наблюдения.
Астрономия
В 1609 Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Труба давала приблизительно трёхкратное увеличение. Вскоре ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. Наблюдения в телескоп показали, что Луна покрыта горами и изрыта кратерами, звёзды потеряли свои кажущиеся размеры, и впервые была постигнута их колоссальная удалённость, у Юпитера обнаружились собственные луны — четыре спутника, Млечный путь распался на отдельные звёзды, стало видно громадное количество новых звёзд. Галилей открывает фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солнца.Математика
К теории вероятности относится его исследование об исходах при бросании игральных костей. В его «Рассуждении об игре в кости» («Considerazione sopra il giuocodei dadi», время написания неизвестно, опубликовано в 1718 г.) проведён первый наиболее полный анализ этой задачи.История термодинамики началась, когда в 1592 году Галилео Галилей создал первый прибор для наблюдений за изменениями температуры, назвав его термоскопом. Термоскоп представлял собой небольшой
стеклянный
шарик с припаянной стеклянной трубкой. Шарик нагревали, а конец трубки
опускали в воду. Когда шарик охлаждался, давление в нем уменьшалось, и
вода в трубке под действием атмосферного давления поднималась на
определенную высоту вверх. При потеплении уровень воды в трубки
опускался вниз. Недостатком прибора было то, что по нему можно было
судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так
как шкалы у него еще не было. Позднее флорентийские ученые усовершенствовали термоскоп Галилея, добавив к нему шкалу из бусин и откачав из шарика воздух.
В 1992 году папа Римский Иоанн Павел Второй официально признал, что инквизиция совершила ошибку, вынудив ученого отречься от своих убеждений.
