Set "Galilejeva mehanika" (60 eksperimenata). Naučni zabavni set "galileo mehanika" (nr00005) Galileo mehanika 60 zabavnih eksperimenata

Galilejev skup mehanike jasno pokazuje osnove mehanike – jedne od grana fizike. Zašto voda teče? Kako balansirati i izmjeriti snagu? Zašto je moguće predvidjeti odbijanje loptice na bilijarskom stolu? Na ova i druga pitanja svom djetetu možete odgovoriti uz pomoć Galileo Mechanics seta. Dijete će steći predstavu o svijetu oko sebe, o prirodi fizičkih pojava i zainteresovaće se za nauku. Radoznali um je glavni uslov za razvoj harmonične ličnosti.
Set uključuje:
1. Radno polje 1 kom. Rezanje, karton.
2. Noga 2 kom. Rezanje, karton.
3. Velika igla 4 kom. Rezanje, karton.
4. Mala igla 2 kom. Rezanje, karton.
5. Prečka uska 1 kom. Rezanje, karton.
6. Prečka široka 1 kom. Rezanje, karton.
7. Padobran 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
8. Padnjak dugačak 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
9. Držač bez prozora 2 kom. Rezanje, karton.
10. Držač sa prozorima 1 kom. Rezanje, karton.
11. Prečka tornja 1 kom. Rezanje, karton.
12. Tower sweep 1 kom. Rezanje, valoviti karton.
13. Kutija za dinamometar 1 kom. Rezanje, karton.
14. Dinamometar za čišćenje 1 kom. Rezanje, valoviti karton.
15. Nosač radnog polja 2 kom. Rezanje, karton.
16. Šine 1 kom. Rezanje, valoviti karton.
17. Razvrtač poluge 1 kom. Rezanje, valoviti karton.
18. ABC traka 1kom Rezanje, valoviti karton.
19. Igle male tanke 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
20. Krug sa 2 rupe 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
21. Krug sa centralnom rupom 6 kom. Rezanje, valoviti karton.
22. Krug sa ofset rupom 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
23. Mala lopta 10 mm 4 kom.
24. Srednja lopta 18 mm 3 kom.
25. Velika lopta 32 mm 1 kom.
26. Lopta za ping pong 1 kom.
27. Veliki prstenasti magnet 40 mm 2 kom.
28. Magnet šipka 1 kom.
29. Kuke 8 kom.
30. Zavojnica 1 kom.
31. Kiveta 1 kom.
32. Špric 10 ml 1 kom.
33. Porozna plastika (kvadrat) 1 kom.
34. Elastična traka 1 m
35. Konac 1,5 m
36. Čačkalice 10 kom.
37. Tegla mehurića od sapuna 1 kom.
38. Karbon papir 2 lista
39. Samoljepljivi papir 1/4 lista
40. Strobosvjetlo 1kom
41. AA baterija 3 kom.
42. Tasteri za napajanje 3 kom.
43. Lodžment 1 kom.
44. Kutija 1 kom.
Uz pomoć instrukcija uključenih u set, moći ćete izvesti 60 eksperimenata iz različitih dijelova mehanike.
Lopta na kosoj ravni
1. Lopta na kosoj ravni 1
2. Lopta na kosoj ravni 2
3. Lopta na kosoj ravni 3
4. Galilejev eksperiment sa svjetlosnim loptama
5. Otpor zraka.
Kako sastaviti eksperimentalnu postavu
6. Lopta u padobranu
7. Voda i pijesak
8. Voda i led
9. Sirovo i kuvano jaje
10. Changeling
11. Nizbrdo... gore
Referentni sistemi. Trajektorije
12. Putanja
13. Pokretni referentni okvir
14. Ko je tačniji
15. Putanja projektila
Sudari lopte. 16. Sudar loptica iste mase na bifilarnom ovjesu
17. Sudar loptica različitih masa
18. Radionica mladog bilijara
19. Udarac preko prekoračenja
20. Power punch
21. Elastični i neelastični udar
22. Proučavanje odbijanja lopte pri elastičnom i neelastičnom udaru
23. Određivanje tvrdoće materijala po dubini rupe
Kretanje lopte u polju sile.
24. Kretanje lopte u magnetnom polju
25. Kretanje lopte u magnetskom polju različitim brzinama
26. Kretanje lopte u odbojnom polju
27. Koncept potencijalne barijere
28. Kretanje lopte u potencijalnoj bušotini
Snaga. Mjerenje čvrstoće.
29. Dinamometar
30. Mjerenje tjelesne težine
31. Arhimedova snaga
32. Mjerenje sile magnetnog privlačenja
33. Mjerenje sile trenja klizanja
jednostavnim mehanizmima. Equilibrium.
34. Kosa ravan
35. Greda, učvršćivač
36. Pravilo poluge
37. Deformacije pri savijanju, napetosti, kompresiji i torziji
38. Balans. Centar gravitacije
39. Kada će pasti Krivi toranj u Pizi?
fluktuacije
40. Matematičko klatno
41. Model Foucaultovog klatna
42. Rezonancija. Prijenos energije s jednog klatna na drugo
43. Elastične oscilacije
44. Viskozno trenje. Damping. amortizer
45. Torzione skale. Mjerenje elektrostatičkih i magnetskih sila
46. ​​Torzione vibracije. Viskoznost
47. Rotacija prstena
48. Dedina igračka (prisilne torzijske vibracije)
49. Model zemlje
50. Maxwellovo klatno
Rotacija
51. Vrh
52. Optički trikovi
53. Paradoks koluta
54. Naučna banka
55. Tornado u vašoj kući
56. Površinski napon
Dobivanje slike metodom višestrukih bljeskova. Strobe.
57. Promatranje stroboskopske slike matematičkog klatna
58. Stroboskopska slika rotirajućeg okretnog točka
59. Stroboskopska slika mlaza vode
60. Uočavanje talasa na površini vode
Pakovanje - kartonska kutija, 320x410x60 mm.

Galilejeva mehanika daje idealizirani opis kretanja tijela u blizini Zemljine površine, zanemarujući otpor zraka, zakrivljenost zemljine površine i ovisnost ubrzanja gravitacije od visine. Njegova teorija počiva na četiri jednostavna aksioma, koje Galileo nije eksplicitno naveo, ali koji su implicitni u svim raspravama. Prvi aksiom, koji se odnosi na poseban slučaj kretanja, danas se zove zakon inercije ili prvi Newtonov zakon. Drugi aksiom je zakon slobodnog pada, koji je ustanovio Galileo. Treći aksiom karakterizira kretanje tijela koja klize bez trenja duž nagnute ravni, a četvrti karakterizira kretanje projektila. Razmotrimo ove aksiome detaljnije.

1. Slobodno kretanje duž horizontalne ravni odvija se konstantnom brzinom u veličini i smjeru.

Prema ovom zakonu, tijelo koje klizi bez trenja po horizontalnoj površini nikada neće usporiti, ubrzati ili skrenuti u stranu. Ova izjava nije direktna generalizacija eksperimentalnih zapažanja. Da je to slučaj, onda bi formulacija zakona glasila: "Tijelo koje se slobodno kreće po horizontalnoj površini postepeno usporava i na kraju se zaustavlja." Umesto toga, Galilejev zakon se odnosi na kretanje koje nikada nije primećeno i verovatno se ne može posmatrati u stvarnosti.

Kao Arhimedov sljedbenik, Galileo je vjerovao da su fizički zakoni više poput geometrijskih aksioma (iako idealni trouglovi i krugovi ne postoje ni u prirodi) nego empirijske generalizacije. Ali nije samo zanemario komplikacije koje stvaraju trenje i otpor zraka, jer inače ne bi mogao upoređivati ​​svoje teorijske zaključke s eksperimentalnim podacima, već je izmislio eksperimente koji su omogućili da se provjeri beznačajnost ovih efekata. Na primjer, ispustio je dvije topovske kugle iste veličine, ali napravljene od različitog materijala "sa visine od 150 ili 200 lakata... Eksperiment pokazuje da one do Zemlje dolaze s malom razlikom u brzini, uvjeravajući nas da je u oba slučaja usporavanje zbog vazduha je mala".

Galileo je svoj zakon slobodnog kretanja dobio ne iz stvarnih eksperimenata, već iz mentalnog iskustva. Zamislite da tijelo klizi bez trenja niz nagnutu ravan. Čini se očiglednim da se brzina tijela mora povećati bez obzira na ugao nagiba ravnine. Slično, tijelo koje se kreće prema gore po nagnutoj ravni mora usporiti bez obzira na ugao ravnine. Ali onda, iz razmatranja simetrije, slijedi da brzina tijela koje klizi po idealnoj horizontalnoj površini ne bi trebalo ni da se smanji ni poveća.

2. Tijelo koje slobodno pada kreće se konstantnim ubrzanjem.

Po definiciji, kretanje se naziva jednoliko ubrzano, pri čemu se brzina tijela za jednake vremenske periode povećava za isti iznos. Kako je Galileo došao do zakona slobodnog pada? Proučavanje njegovih spisa pokazuje da je u procesu rada na pravu prošao kroz sljedeće tri faze.

a. Galileo je sugerirao da tijelo u početku mirovanja postepeno povećava svoju brzinu od početne vrijednosti v = 0. Sada se to čini očiglednim, ali u vrijeme Galilea vjerovalo se da čim tijelo
gravitacija počinje djelovati, momentalno dobiva određenu brzinu, a što je veća, to je tijelo teže, a ta brzina ostaje nepromijenjena do samog kraja pada. Galileo je smislio misaoni eksperiment koji je pokazao da se tijelo koje pada iz mirovanja prvo mora kretati vrlo sporo, a zatim postepeno povećavati brzinu kako pada.

b. Izbor konkretnog zakona. Galileo je vjerovao da kretanje tijela koja padaju treba opisati jednostavnim zakonom, budući da je jednostavnost inherentno svojstvo prirode. Neko vrijeme se ustalio na zakonu jednakih prirasta brzine na jednakim intervalima udaljenosti (umjesto vremena). Ali Galileo je odbacio ovaj zakon kada je shvatio da ako je istinit, onda će tijelo, prvobitno u mirovanju, ostati u mirovanju zauvijek.

in. Verifikacija zakona v = gt. Kao što smo već vidjeli, prema ovom zakonu, udaljenost koju tijelo pređe u slobodnom padu iz mirovanja proporcionalna je kvadratu vremena tokom kojeg se odvijalo kretanje. U Galilejevo vrijeme ovaj zaključak je bilo teško provjeriti. Tačni satovi još nisu bili izmišljeni, a Galileo je obično brojao vremenske intervale po sopstvenom pulsu. Dakle, najkraći vremenski period
za koju se mogao nadati da će izmjeriti s tačnošću od, recimo, 10%, bila je najmanje 10 s. Ali za 10 sekundi tijelo koje slobodno pada preleti skoro pola kilometra. Galileo je zaobišao praktične poteškoće mjerenja
velike udaljenosti i kratke vremenske intervale koristeći nagnutu ravan. Koristeći u svojim eksperimentima nagnutu ravan sa malim uglovima nagiba, Galileo je bio u mogućnosti da testira hipotezu o konstantnom ubrzanju tokom vertikalnog pada.

Iz Galileovog zakona proizlazi da konačna brzina tijela koje klizi bez trenja po nagnutoj ravni iz stanja mirovanja ovisi samo o visini s koje se tijelo počelo kretati, ali ne zavisi od ugla nagiba ravni.

4. Galilejev princip relativnosti i kretanje projektila.

Razmotrite s Galileom sljedeći misaoni eksperiment. Teret pada sa vrha brodskog jarbola. U kom trenutku na palubi će pasti? Neki Galilejevi savremenici su ovako odgovorili: „Sve zavisi od toga da li se brod kreće ili miruje. Ako brod miruje, onda će teret pasti na podnožje jarbola, a ako se brod kreće, tada će se tačka pada pomjeriti natrag, odnosno u smjeru suprotnom kretanju broda. Ovaj odgovor se u potpunosti slaže sa iskustvom. Međutim, Galileo je dokazao da putanja padajućeg tijela odstupa od vertikale samo zbog otpora zraka. U vakuumu bi tijelo palo tačno ispod tačke s koje je počelo padati, samo da se brod kretao konstantnom brzinom u stalnom smjeru. Ova hipoteza dovela je Galilea do zaključka da bi sa stanovišta posmatrača koji stoji na obali putanja tijela koje pada s jarbola broda koji se ravnomjerno kreće bila parabola.

PISAAN PERIOD

PRVA ANTI-ARISTOTELSKA DELA GALILEJA

Godine 1589. Galileo je postavljen za profesora na Univerzitetu u Pizi, i odmah pokazuje nezavisnost njegovog razmišljanja. Tragovi njegovih ranih studija, koje je možda izložio sa propovjedaonice, mogu se vidjeti u njegovoj raspravi De motu (O kretanju), napisanoj oko 1590. godine, i u dijalogu napisanom na latinskom između Aleksandra i Dominika.

Galileo je opovrgao tvrdnju da tijela imaju svojstvo lakoće, napominjući da ako medij u kojem se tijela kreću nije zrak, već voda, onda neka tijela, kao što je drvo, koja se smatraju teškim, postaju laka jer se kreću prema gore. To znači da su sva tijela teška, a da li se kreću gore ili dolje zavisi od njihove specifične težine u odnosu na okolinu. Takođe nije tačno da je brzina objekta u pokretu u manje gustom mediju veća nego u gustom; tanak naduvani mehur polako se spušta u vazduh i brzo se diže u vodi. Stoga, ako tako kažemo, onda treba uzeti u obzir smjer kretanja.

Tako je lišen temelja aristotelovski argument protiv postojanja praznine. Jednako je neodrživa teorija kretanja podržana zrakom. Galileo daje primjer koji je ranije razmatran - primjer sfere koja rotira oko jednog od svojih prečnika, gdje više nije jasno kako je zrak može gurnuti. Galileo pretpostavlja da je brzina pada tijela ista za sva tijela, bez obzira na njihovu težinu. Ovo svojstvo potvrdio je u eksperimentima na Krivom tornju u Pizi u prisustvu njegovih kolega – Aristotelovih sljedbenika – i studenata. Ovi eksperimenti datiraju iz 1590. godine.

Pizansko razdoblje uključuje i pronalazak bilanchetta („male vage”), odnosno hidraulične vage za mjerenje gustine čvrstih tijela, i proučavanje težišta, što je Galileju donijelo slavu iskusnog geometra.

Sve to, kao i talentovane publikacije, izazivale su sve neprijateljskiji stav prema Galileju - okolnost koja ga je, uz sve lošiju materijalnu situaciju porodice, primorala da traži pogodnije mjesto za sebe.

PADUANSKI PERIOD

Godine 1592. Galileo je dobio poziciju profesora matematike na Univerzitetu u Padovi. Tu je ostao 18 godina, a to su bile najproduktivnije i najmirnije godine njegovog turbulentnog života.

U tom periodu sastavljena je, možda uz pomoć studenata, rasprava "O mehaničkoj nauci i o prednostima koje se mogu izvući iz mehaničkih alata", koja je objavljena u rukopisu i prvi put objavljena 1634. godine u francuskom prevodu pod nazivom naslov "Mehanika". Rasprava prikazuje teoriju jednostavnih mehanizama.

Još ne poznavajući zakon širenja sila, Galileo prvo razmatra polugu, dokazujući teoremu momenata, zatim klin svodi na polugu, nagnutu ravan na klin, a vijak na nagnutu ravan. U ovom malom djelu, koje po kratkoći, jasnoći i eleganciji izlaganja nadmašuje sva dosadašnja, nalazimo eksplicitnu i specifičnu, iako ne i opštu, formulaciju jednog od najplodonosnijih modernih principa - principa virtuelnih djela, čije naznake, uz neke želje, mogu se naći i kod prethodnih autora.

Ne zadržavajući se na Galilejevim astronomskim studijama, dodaćemo da njegovi rukopisi o izohronizmu oscilacija klatna i otkriću zakona kretanja, o kojima ćemo govoriti kasnije, nesumnjivo pripadaju periodu Padove.

GALILEO U ARHETRIJIMA

Velika slava koju je Galileju doneo njegov "Zvezdani glasnik" omogućila mu je da dobije mesto prvog matematičara na Univerzitetu u Pizi bez obaveze da tamo živi i predaje. Stoga se Galileo nastanio u Arcetri blizu Firence. Tamo je nastavio svoja astronomska posmatranja i fizička istraživanja.

O GLAVNIM SISTEMIMA SVIJETA

Godine 1632. u Firenci je objavljeno Galilejevo čuveno djelo "Dialogo di Galileo Galilei Linceo... sopra i due massimi xistemi del mondo Tolemaico e Copernicano" ("Dijalog o dva glavna sistema svijeta - ptolemejskom i kopernikanskom").

Ovaj rad se sastoji od četiri dijaloga, od kojih se svaki smatra da je održan u jednom danu. Sagovornici su Firentinac Filipo Salviati (1582-1614), blizak prijatelj i, moguće, Galilejev učenik, Mlečanin Giovan Francesco Sagredo (1571-1620), takođe Galilejev prijatelj, a Simplicio je izmišljeni lik. Salviati predstavlja samog Galileja, Simplicio brani filozofiju peripatetika, a Sagredo predstavlja prosvijećenog čovjeka zdravog razuma koji mora birati između obje filozofije.

"Prvi dan" je uglavnom posvećen opovrgavanju doktrine o nepromjenjivosti i neiskvarenosti nebeskog svijeta. Nove zvijezde i sunčeve pjege, prema Galileju, omogućavaju nam da tvrdimo da su nebeska tijela promjenjiva i: ne vječna. Simplicio ponavlja argumente peripatetika da Sunčeve pjege zapravo nisu na Suncu, već su zamračenja uzrokovana neprozirnim tijelima koja se formiraju oko Sunca.

S druge strane, planinska struktura Mjesečeve površine pokazuje da je fizička struktura našeg satelita, a samim tim, po analogiji, i svih nebeskih tijela, ista kao i struktura Zemlje. Ali Simplicio poriče da je mjesec planinski, tvrdeći da se sjene pojavljuju zato što različiti dijelovi mjeseca sijaju različito.

PRINCIP INERCIJE

"Drugi dan" je uglavnom posvećen raspravi o pitanju kretanja Zemlje. Ovdje Galileo, da bi odgovorio na prigovore koji su, od Ptolomeja, iznošeni protiv kretanja Zemlje, postavlja dva kamena temeljca moderne dinamike: princip inercije i klasični princip relativnosti. Princip inercije Galileo je uspostavio argumentom koji podsjeća na dokaz kontradikcijom u matematici: nagib ravni u odnosu na horizont uzrokuje ubrzano kretanje tijela koje se kreće naniže i sporo kretanje tijela koje se kreće prema gore; ako se tijelo kreće duž neograničene horizontalne ravni, onda, bez razloga da ubrza ili usporava, čini jednoliko kretanje.

Princip inercije ima dugu istoriju, ali ga niko do sada nije tako jasno formulisao. Istina je, kao što mnogi kritičari ističu, da Galileo nije dao opštu formulaciju ovog principa (prvi put se pojavljuje u malom djelu Giuseppea Balla objavljenom 1635.), ali činjenica da ga je Galileo uvijek tačno primjenjivao pokazuje da shvatio je to u svoj svojoj opštosti.

PRINCIP RELATIVNOSTI

Zamjerke peripatetika protiv kretanja zemlje, koje su ostavile veliki utisak na širu javnost, zasnivale su se na činjenici da se sve mehaničke pojave na površini zemlje dešavaju kao da zemlja miruje. Ptice koje lete ne zaostaju za Zemljom ispod njih, kao što bi trebalo da bude kada se okreće. Domet vatre iz topova na zapadu nije veći nego na istoku. Teška tijela padaju okomito, a ne koso, itd. Galileo na sve ove kritike odgovara klasičnim principom relativnosti: „Zaključite se sa nekim od svojih prijatelja u prostranu sobu ispod palube nekog broda, nabavite muhe, leptire i druge slične male leteće insekte; neka vam bude i velika posuda u kojoj pliva voda i male ribe; objesite se, dalje, kanta na vrhu, iz koje će voda kap po kap kapati u drugu posudu sa uskim vratom postavljenom ispod. Dok brod miruje, pažljivo posmatrajte kako se male leteće životinje kreću istom brzinom u svim pravcima prostorije; ribe , kao što ćete vidjeti, ravnodušno će plutati u svim smjerovima; sve kapljice koje padaju pasti će u zamijenjenu posudu, a vi, bacajući predmet prijatelju, nećete morati da ga bacite s većom snagom u jednom smjeru nego u drugom, ako su udaljenosti iste; i ako skočite s obje noge odjednom, skočit ćete na istu udaljenost u oba smjera. Dokle god brod miruje, sve bi tako trebalo da se odvija. Sada učinite da se brod kreće bilo kojom brzinom, i tada (ako je samo kretanje ravnomjerno i bez kotrljanja u jednom ili drugom smjeru) u svim navedenim pojavama nećete naći ni najmanju promjenu i nećete moći odrediti ni iz jednog od njima bilo da se brod kreće ili miruje... A razlog konzistentnosti svih ovih pojava je taj što je kretanje broda zajedničko za sve objekte u njemu, kao i za vazduh; zato sam rekao da bi trebao biti ispod palube..."

Sadržaj ovog odlomka sada je kraće formulisan, govoreći da se mehaničke pojave u bilo kom sistemu dešavaju na isti način, bez obzira da li je sistem stacionaran ili vrši jednoliko i pravolinijsko kretanje, ili, drugim rečima, mehaničke pojave se javljaju u istom način u dva sistema koji se kreću jednoliko i pravolinijski jedan u odnosu na drugi. Analitički, prijelaz sa zakona kretanja izraženih u jednom sistemu na zakone izražene u drugom sistemu vrši se uz pomoć najjednostavnijih formula, koje se u svojoj ukupnosti nazivaju Galilejevim transformacijama. Prema tome, princip relativnosti znači invarijantnost zakona mehanike u odnosu na Galilejeve transformacije.

GODIŠNJE KRETANJE ZEMLJE

"Treći dan" počinje dugom raspravom o novoj zvijezdi iz 1604. Zatim se razgovor okreće glavnoj temi godišnjeg kretanja Zemlje. Posmatranja kretanja planeta, faza Venere, satelita Jupitera, sunčevih pjega – svi ovi argumenti omogućavaju Galileju da kroz Salvijatijeva usta pokaže, s jedne strane, nekonzistentnost Aristotelovog učenja sa astronomskim zapažanjima, s druge strane. sa strane, mogućnost heliocentričnog sistema sveta i sa geometrijske i sa dinamičke tačke gledišta.

Tema "Četvrtog dana" su oseke i oseke mora, koje je Galileo pogrešno smatrao nepobitnim dokazom kretanja Zemlje. Zamislite, kaže Galileo, čamac koji nosi slatku vodu do Venecije. Ako se brzina ovog čamca promijeni, tada voda sadržana u njemu juri ali po inerciji prema krmi ili prema pramcu, dižući se tamo. Zemlja je kao ovaj čamac, more je kao voda u čamcu, a neravnomjerno kretanje je zbog sabiranja dva kretanja Zemlje - dnevnog i godišnjeg.

U međuvremenu, Galileo je znao da su nedavno Mark Antonio de Dominis i Kepler iznijeli pretpostavku da su plime i oseke posljedica privlačenja Mjeseca i Sunca, ali je te hipoteze proglasio "neozbiljnim". Prije nego što se iznenadimo takvim Galilejevim ponašanjem i osudimo ga, treba se prisjetiti okolnosti tog vremena i razumjeti način razmišljanja naučnika. Na kraju krajeva, sve te akcije koje proizlaze iz Mjeseca i Sunca, prensatio ili vis prensandl, o kojima je Kepler govorio, sve te “sile” i “privlačnosti”, o kojima će Newton kasnije govoriti – sve je to izgledalo kao da su nebeska tijela ponovo obdaren onim okultnim svojstvima o kojima su peripatetici brbljali i protiv kojih se Galilej žestoko borio.

Objavljivanje Dijaloga o dva glavna sistema svijeta, izvoru svih nesreća posljednjih godina Galilejevog života, značajan je događaj u istoriji ljudske misli. "Dijalog" zapravo nije rasprava o astronomiji ili fizici, već pedagoško djelo koje ima za cilj opovrgavanje aristotelizma i naginjanje poštenih ljudi novom svjetonazoru, koji sa sobom nosi i Kopernikovo učenje. Da je ovaj cilj u potpunosti ostvaren dokazuje čitav tok istorije.

BRZINA SVJETLOSTI

"Dijalog" završava Sagredovom opaskom da on "...gori od želje da se upozna sa elementima "nove nauke našeg akademika, koja se tiče lokalnih kretanja, prirodnih i nasilnih."

Obećanje sadržano u ovim riječima ispunio je Galileo, koji je u Lajdenu 1638. godine nakon mnogih peripetija objavio „Discorsi e demostrazioni matematiche, intorno a due nuove scienze attenenti alia meccanicai movementi localn“ („Razgovori i matematički dokazi u vezi s dvije nove grane nauke“ mehanici i lokalnom kretanju") - djelo koje je sam Galileo s pravom nazvao svojim remek-djelom, budući da sadrži sistematski prikaz svih njegovih otkrića u oblasti mehanike.

Ovo djelo se sastoji od četiri dijaloga (kojima je Galileo namjeravao dodati druge iz skica); isti Salviati, Sagredo i Simplicio ostaju sagovornici. Razgovor se odvija mirno i ujednačeno, bez polemičkog uzbuđenja i sarkazma svojstvenog "Dijalogu o dva glavna sistema", kao da je Aristotelovo učenje već slomljeno, postalo karikatura svjetonazora posljednjih stoljeća, i može se krenuti ka mirnoj izgradnji nove nauke.

Prvi dan počinje dugom i zanimljivom raspravom o nedjeljivim; ova diskusija navodi sagovornike na razmatranje mogućeg značenja brzine svjetlosti.

Kroz Salviatijeva usta, Galileo predlaže eksperiment za rješavanje spora oko toga da li je brzina svjetlosti konačna ili beskonačna. Dva eksperimentatora, naoružana fenjerima, stoje na određenoj udaljenosti jedan od drugog i, prema preliminarnom dogovoru, prvi otvara svoj fenjer čim primeti svetlost otvorene lampe drugog. Tada će mu se signal prvog eksperimentatora vratiti nakon dvostrukog vremena širenja svjetlosti od jednog posmatrača do drugog.

Ovaj eksperiment nije mogao biti moguć zbog izuzetno velike brzine svjetlosti. Ali za Galilea ostaje zasluga prve formulacije ovog problema u eksperimentalnom planu i dizajna eksperimenta koji je bio toliko genijalan da je ovaj projekat izveo Fiz samo 250 godina kasnije sa prvim merenjem brzine svetlosti u zemaljskim uslovima. Zaista, u principu, Fizeov eksperiment se razlikuje od Galileovog samo po tome što je jedan od dva eksperimentatora zamijenjen ogledalom koje odmah reflektira dolazni svjetlosni signal.

O konačnoj brzini svjetlosti i mogućnosti eksperimentalnog mjerenja, Galileo je sigurno mnogo puta razgovarao sa svojim prijateljem Paolom Sarpijem, koji je u mladosti razmišljao o mjerenju brzine svjetlosti uz pomoć vrlo primitivnog eksperimenta, koji je očigledno inspirisao Galilea. , koji je predložio vašu opciju. Sarpi piše: „Ako pokažete i sakrijete izvor svetlosti, bilo bi kao sa zvukom: u početku bi bliži komšija prestao da ga vidi, dok bi dalji počeo da vidi svetlost, ali bi razlika ovde bila manja. , jer je brzina svjetlosti veća."

DINAMIKA

Nakon digresije o brzini svjetlosti, sagovornici prelaze na razmatranje problema kretanja: Aristotelove tvrdnje se pobijaju i utvrđuje da "ako bi otpor medija bio potpuno eliminisan, tada bi sva tijela padala istom brzinom."

Da bi eksperimentalno dokazao ovu tvrdnju, Galileo je prvo htio razmotriti pad tijela duž nagnute ravni (da uspori kretanje), ali je potom odlučio da se oslobodi i "otpora koji je uzrokovan kontaktom tijela u pokretu sa nagnuta ravan", a koristio je dva klatna jednake dužine (jedno - sa olovnom kuglom, a drugo sa plutenom). Otkrio je da su njihovi periodi oscilovanja isti, a to dokazuje istu brzinu pada tijela, bez obzira na vrstu tvari.

Drugi dan, kojim se završava rasprava o prvoj od dvije razvijene nove grane nauke - nauci o čvrstoći materijala - posvećen je otpornosti čvrstih tijela na razaranje pod različitim metodama udara na njih. Galileo smatra apsolutno čvrsta tijela, tako da sada ne možemo smatrati njegove rezultate prihvatljivim. Ali ipak, zasluga Velikog Pisana će zauvijek ostati u tome što je pokazao (a u ovome je njegov prethodnik, koji mu je ostao nepoznat, bio Leonardo da Vinci) mogućnost razmatranja naučno-praktičnih problema proračunske strukture.

Druga nova grana nauke, koja se razmatra u trećem i četvrtom danu, je lokalno kretanje, odnosno dinamika. Salviati čita i komentira latinsku raspravu "De motu locali" ("O lokalnom kretanju"), koja pripada "našem autoru", tj. Galileju. Stil pisanja je potpuno drugačiji. Sa dijalogom na italijanskom jeziku svedenom na minimum, prezentacija poprima karakter posebne svečanosti, stvarajući zapanjujuće impresivan efekat. Prva fraza rasprave zvuči svečano i namjerno ponosno: De subiecto vetustissimo novissimam promove-mus scientiam ("mi stvaramo najnoviju nauku o najstarijoj temi").

Prvi dio rasprave bavi se ravnomjernim kretanjem. Ovaj dio je vrlo kratak, vrlo jasan i ne daje temu za diskusiju. Naprotiv, definicija ubrzanog kretanja data u drugom dijelu rasprave izaziva dugu i izuzetno zanimljivu raspravu, budući da opisuje historiju Galilejevih pokušaja da dođe do zakona proporcionalnosti brzine tijela koje pada prema vrijeme jeseni. U početku je Galileo pretpostavio da je brzina padajućeg tijela proporcionalna prijeđenoj udaljenosti, kao što slijedi iz jednog od njegovih pisama Paolu Sarpiju iz 1606. Nije poznato kada je otkrio svoju grešku. Iz pisma matematičara Luce Valerija Galileju jasno je da je 1609. godine već poznavao tačan zakon.

Autor polazi od drugog postulata: tijela koja padaju duž različitih nagnutih ravnina iste visine postižu jednake brzine do kraja pada. Prihvatljivost ovog postulata su pokazali izvanredni eksperimenti sa klatnom promenljive dužine. Galileo - tada već veoma star čovjek - pronašao je dokaz za ovaj postulat. Dokaz se zasniva na novom postulatu - još jednoj manifestaciji genija starog Galileja: svaki mehanički sistem, prepušten sam sebi, kreće se tako da mu težište pada. Ovaj prijedlog se danas zove Torricellijev princip, budući da je ovaj objavio ovu formulaciju 1644. godine, ne znajući za Galilejevu formulaciju.

Na osnovu činjenice da je brzina padajućeg tijela proporcionalna vremenu pada, Galileo izvodi teoremu: put pređen za vrijeme prirodno ubrzanog kretanja jednak je putu koji bi tijelo prešlo za isto vrijeme, krećući se jednoliko brzina jednaka prosječnoj vrijednosti između početne i konačne brzine.

Iz ove teoreme lako je izvesti proporcionalnost prijeđenog puta u odnosu na kvadrat proteklog vremena. Ovaj zakon je potvrdio Galileo u svojim najpoznatijim eksperimentima sa kosim ravnima. U dasci dužine 12 lakata izrezan je u uzdužnom smjeru ravan žlijeb čija je površina bila prekrivena što glatkijim pergamentom. Duž ovog kanala padala je sa raznih pozicija glatka, dobro uglačana kugla pravilnog oblika od tvrde bronze. Istovremeno, vrijeme pada lopte mjereno je genijalnim uređajem: curenje vode je teklo iz kante kroz usku cijev na njenom dnu, skupljajući se u zamijenjenu čašu. Po omjeru težina akumulirane vode mogao bi se suditi o odnosu odgovarajućih vremena.

Na osnovu postulata o nagnutim ravnima, Galileo je geometrijskom metodom konstruisao svoju potpuno novu teoriju kretanja duž nagnute ravni i kretanja po tetivama kružnice. Konkretno, pokazao je da je vrijeme kretanja duž luka kružnice, koje je manje ili jednako četvrtini kruga, manje od vremena kretanja duž sužene tetive.

"Dan četiri" posvećen je kretanju napuštenih tijela. Ponovo uključuje princip inercije, Galileo iznosi još jedan fundamentalni princip - zakon zbrajanja pomaka. Koristeći ova dva principa, on pokazuje da je nevertikalna putanja bačenog tijela parabola. Ovaj rezultat je bio potpuno nepoznat svim njegovim prethodnicima. Odavde on izvodi niz drugih teorema, posebno dokazuje da je domet leta isti za uglove od 45° + a i 45° - a.

Do sada korištena hronološka metoda predstavljanja Galilejevih djela omogućila je da se dotaknemo nekih od velikog broja fundamentalnih Galileovih otkrića. Ali njegovu glavnu zaslugu treba tražiti ne toliko u njegovim otkrićima koliko u novom načinu razmišljanja koji je Galileo uveo u proučavanje prirode. Kada se kaže da je Galileo bio osnivač eksperimentalne metode, ne treba shvatiti da mu dugujemo uvođenje eksperimenta kao sredstva istraživanja, jer upotreba eksperimenta nije prestala od antike do njegovih dana. Ali gotovo je uvijek bilo pitanje grubih eksperimenata koji su predstavljali čisti empirizam. Galileo, s druge strane, tumači fenomen, pokušavajući ga očistiti od svih uznemirujućih uzroka, vodeći se filozofskim konceptom koji svaki fizičar slijedi od tog vremena do danas, možda ponekad i nesvjesno: knjiga prirode "...napisana jezikom matematike, njena slova su trouglovi, krugovi i druge geometrijske figure, bez kojih je nemoguće da čovek razume njen govor; bez njih - isprazno lutanje mračnim lavirintom."

Dakle, zadatak fizičara je da smisli eksperiment, ponovi ga nekoliko puta, eliminišući ili umanjujući uticaj uznemirujućih faktora, da uhvati matematičke zakone u netačnim eksperimentalnim podacima koji povezuju veličine koje karakterišu fenomen, da pruži nove eksperimente. potvrditi - u granicama eksperimentalnih mogućnosti - formulisane zakone, i nakon što su našli potvrdu, ići dalje uz pomoć deduktivne metode i pronaći nove posljedice iz ovih zakona, koje su podložne provjeri. Za razliku od Francisa Bacona (1561-1626), koji je svoju eksperimentalnu metodu razvio čisto teoretski, koju, inače, nijedan fizičar nikada nije slijedio, Galileo nigdje ne daje apstraktan prikaz eksperimentalne metode. Cijeli ovaj pristup je dat u specifičnoj primjeni na proučavanje određenih prirodnih fenomena.

Osoba poput Galileja, vođena tako raznolikim motivima, tako oslobođena tereta tradicije, ne može biti prisiljena na neku krutu shemu. Ali ipak, u mnogim Galilejevim istraživanjima, možda se mogu izdvojiti četiri tačke. Prva faza je percepcija fenomena, čulno iskustvo, kako je rekao Galileo, skrećući našu pažnju na proučavanje određene grupe pojava, ali još ne dajući zakone prirode. Galileovoj metodi očito je bilo strano stanovište da naš um poslušno prima naučna saznanja iz vanjskog svijeta, odnosno da je iskustvo sve i sve je sadržano u njemu. Nakon senzornog eksperimenta, Galileo prelazi, kako je rekao, na aksiom, odnosno, prema modernoj terminologiji, na radnu hipotezu. Ovo je središnji trenutak otkrića, koji proizlazi iz pažljivog kritičkog ispitivanja čulnog iskustva kroz kreativni proces sličan intuiciji umjetnika. Nakon toga slijedi treća faza koju je Galileo nazvao matematičkim razvojem, odnosno pronalaženje logičkih posljedica iz prihvaćene radne hipoteze. Ali zašto bi matematičke posledice trebalo da odgovaraju podacima senzacija?

"Zato što bi naše razmišljanje trebalo da bude o senzibilnom svetu, a ne o svetu papira."

Tako smo došli do četvrtog elementa Galilejevog eksperimenta – eksperimentalne verifikacije kao najvišeg kriterijuma celokupnog puta otkrića. Senzorno iskustvo, radna hipoteza, matematička razrada i eksperimentalna verifikacija - to su četiri faze proučavanja prirodnog fenomena, koje počinje iskustvom i vraća se na njega, ali se ne može razviti bez pribjegavanja matematici.

Da li matematika kod Galileja ima funkciju samo instrumenta, ili joj se pripisuje metafizički značaj, kao kod Platona? Ovo pitanje - pitanje Galilejevih filozofskih pogleda - do danas se mnogo raspravljalo i raspravljalo. Galileja su nazivali i platonistom, i kantovcem, i pozitivistom itd. Ne ulazeći u raspravu o ovom pitanju, u zaključku se prisjećamo da je Galileo želio da se riječi napišu na naslovnici njegovih sabranih djela: “Odavde će na bezbrojnim primjerima postati jasno koliko je matematika korisna u zaključivanju onoga što nam priroda nudi i koliko je nemoguća prava filozofija bez pomoći geometrije, u skladu s istinom koju je objavio Platon.”

(Glavna Galilejeva dela su prevedena na ruski; vidi Galileo Galilej, Izabrana dela, tom I, II, M., 1964; ovo je uključivalo, posebno, „Dijalog o dva sistema sveta“, „Razgovori i Matematički dokazi", "O tijelima koja su u vodi", "Zvjezdani glasnik. - Pribl. prev.)

Sastavio Iljičev A.T.

© Sva prava pridržana

Kada se djeca počnu uvoditi u prirodne nauke, na njih se obruši more informacija, pravila i zakona koje je teško uočiti. Da bismo ih sve bolje zapamtili i asimilirali, važno je prvo dati razumljive i pristupačne osnovne ideje o predmetu. Prije proučavanja biologije, vrijedno je jasno pokazati kako su raspoređene ćelije životinja i ljudi, dok proučavamo fiziku, da vidimo kako zakoni mehanike funkcioniraju u praksi.

Ako se na vrijeme djetetu jasno objasni princip djelovanja Newtonovih i Galilejevih zakona, svi ostali, složeniji dijelovi fizike pasti će na pripremljeno tlo i bolje će se apsorbirati. Čak i ako je neka tema teška i nije sasvim jasna, sigurno se neće dogoditi situacija da učenik sjedi na lekciji i ništa ne razumije. Poznavanje zakona klasične mehanike pomoći će da se pronađe ispravan algoritam za rješavanje problema, čak i u oblasti daleko od mehanike.

Skup "Mehanika Galilea" jasno pokazuje osnove mehanike - jedne od grana fizike. Zašto voda teče? Kako balansirati i izmjeriti snagu? Zašto je moguće predvidjeti odbijanje loptice na bilijarskom stolu? Možete odgovoriti na ova i druga pitanja za svoje dijete uz Galileo Mechanics set. Dijete će steći predstavu o svijetu oko sebe, o prirodi fizičkih pojava i zainteresovaće se za nauku. Radoznali um je glavni uslov za razvoj harmonične ličnosti.

Sastav seta:

	Porozna prostirka, dugmad i kolut
	Dva prstena magneta, samo magnet, metalne kuke
Kao i: čačkalice, šprica, elastika, konac, karbonski papir (2 lista), samoljepljivi papir (1/4 lista)

Sastav Mechanic Galileo seta kompanije "Scientific Entertainment" uključuje:

1. Radno polje 1 kom. Rezanje, karton.
2. Noga 2 kom. Rezanje, karton.
3. Velika igla 4 kom. Rezanje, karton.
4. Mala igla 2 kom. Rezanje, karton.
5. Prečka uska 1 kom. Rezanje, karton.
6. Prečka široka 1 kom. Rezanje, karton.
7. Oluk 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
8. Dugi oluk 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
9. Držač bez prozora 2 kom. Rezanje, karton.
10. Držač sa prozorima 1 kom. Rezanje, karton.
11. Prečka tornja 1 kom. Rezanje, karton.
12. Čišćenje tornja 1 kom. Rezanje, valoviti karton.
13. Dinamometarska zastavica 1 kom. Rezanje, karton.
14. Dinamometarski razvrtač 1 kom. Rezanje, valoviti karton.
15. Nosač radnog polja 2 kom. Rezanje, karton.
16. Šine 1 kom. Rezanje, valoviti karton.
17. Razvrtač sa polugom 1 kom. Rezanje, valoviti karton.
18. ABC traka 1kom Rezanje, valoviti karton.
19. Igle male tanke 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
20. Krug sa 2 rupe 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
21. Krug sa centralnom rupom 6 kom. Rezanje, valoviti karton.
22. Točak sa ofset rupom 2 kom. Rezanje, valoviti karton.
23. Lopta mala 10 mm 4 kom.
24. Srednja lopta 18 mm 3 kom.
25. Velika lopta 32 mm 1 kom.
26. Lopta za ping pong 1 kom.
27. Veliki prstenasti magnet 40 mm 2 kom.
28. Magnet šipka 1 kom.
29. Kuke 8 kom.
30. Zavojnica 1 kom.
31. Kiveta 1 kom.
32. Špric 10 ml 1 kom.
33. Porozna plastika (kvadrat) 1 kom.
34. Elastična traka 1m
35. Konac 1,5m
36. Čačkalice 10 kom.
37. Tegla mehurića od sapuna 1 kom.
38. Karbon papir 2 lista
39. Samoljepljivi papir 1/4 lista
40. Stroboskopa 1 kom.
41. AA baterija 3 kom.
42. Dugmad za napajanje 3 kom.
43. Lodgement 1 kom.
44. Kutija 1 kom.

Galileo Mechanics je 60 zabavnih eksperimenata iz različitih sekcija mehanike:

Lopta na kosoj ravni

• Lopta na kosoj ravni 1
• Lopta na kosoj ravni 2
• Lopta na kosoj ravni 3
• Galilejev eksperiment sa lakim kuglicama
• Windage.

Kako sastaviti eksperimentalnu postavu

• Lopta u padobranu
• Voda i pijesak
• Voda i led
• Sirovo i kuvano jaje
• Changeling
• Nizbrdo... gore

Referentni sistemi. Trajektorije

• Putanja
• Pokretni referentni okvir
• Ko je tačniji
• putanja leta projektila

Sudari lopte.

• Sudar loptica iste mase na bifilarnoj suspenziji
• Sudar loptica različitih masa
• Radionica za mladog bilijara
• Slobodan udarac
• Pull hit
• Elastični i neelastični šok
• Proučavanje odbijanja lopte pri elastičnom i neelastičnom udaru
• Određivanje tvrdoće materijala po dubini rupe

Kretanje lopte u polju sile.

• Kretanje lopte u magnetskom polju
• Kretanje lopte u magnetskom polju različitim brzinama
• Kretanje lopte u odbojnom polju
• Koncept potencijalne barijere
• Kretanje lopte u potencijalnoj bušotini

Snaga. Mjerenje čvrstoće.

• Dinamometar
• Mjerenje tjelesne težine
• Arhimedova snaga
• Mjerenje sile magnetskog privlačenja
• Mjerenje sile trenja klizanja

jednostavnim mehanizmima. Equilibrium.

• Kosa ravnina
• Greda, učvršćivač
• Pravilo poluge
• Deformacije pri savijanju, napetosti, kompresiji i torziji
• Equilibrium. Centar gravitacije
• Kada će pasti Krivi toranj u Pizi?

fluktuacije

• Matematičko klatno
• Foucaultov model klatna
• Rezonancija. Prijenos energije s jednog klatna na drugo
• Elastične vibracije
• Viskozno trenje. Damping. amortizer
• Torzione vage. Mjerenje elektrostatičkih i magnetskih sila
• torzijske vibracije. Viskoznost
• Rotacija prstena
• djedova igračka (prisilna torzijska vibracija)
• model zemlje
• Maksvelovo klatno

Rotacija

• čigra
• Optički trikovi
• Paradoks zavojnice
• Naučna banka
• Smrt u tvom domu
• Površinski napon

Dobivanje slike metodom višestrukih bljeskova. Strobe.

• Promatranje stroboskopske slike matematičkog klatna
• Stroboskopska slika okretnog kotača
• Stroboskopska slika mlaza vode
• Posmatranje talasa na površini vode

Pakovanje - kartonska kutija, 320x410x60 mm.

Set NAUČNA ZABAVA "Galilejeva mehanika" omogućit će vam da uronite u svijet fizike, počevši od njenog nastanka. Moći ćete provesti 60 eksperimenata.

Predložena iskustva:

Lopta na kosoj ravni
1. Lopta na kosoj ravni 1
2. Lopta na kosoj ravni 2
3. Lopta na kosoj ravni 3
4. Galilejev eksperiment sa svjetlosnim loptama
5. Otpor zraka

Kako sastaviti eksperimentalnu postavku:
6. Lopta u padobranu
7. Voda i pijesak
8. Voda i led
9. Sirovo i kuvano jaje
10. Changeling
11. Niz brdo... gore!

Referentni sistemi. Trajektorije
12. Putanja
13. Referentni okvir vožnje
14. Ko je tačniji
15. Putanja projektila

sudar loptice:
16. Sudar loptica iste mase na bifilarnom ovjesu
17. Sudar loptica različitih masa
18. Radionica mladog bilijara
19. Udarac preko prekoračenja
20. Power punch
21. Elastični i neelastični udar
22. Proučavanje odbijanja lopte pri elastičnom i neelastičnom udaru
23. Određivanje tvrdoće materijala po dubini rupe

Kretanje lopte u polju sile:
24. Kretanje lopte u magnetnom polju
25. Kretanje lopte u magnetskom polju različitim brzinama
26. Kretanje lopte u odbojnom polju
27. Koncept potencijalne barijere
28. Kretanje lopte u potencijalnoj bušotini

Snaga. Mjerenje sile:
29. Dinamometar
30. Mjerenje tjelesne težine
31. Arhimedova snaga
32. Mjerenje sile magnetnog privlačenja
33. Mjerenje sile trenja klizanja

Jednostavni balansni mehanizmi:
34. Kosa ravan
35. Greda, učvršćivač
36. Pravilo poluge
37. Deformacije pri savijanju, napetosti, kompresiji i torziji
38. Balans. Centar gravitacije
39. Kada padne Krivi toranj u Pizi

fluktuacije:
40. Matematičko klatno
41. Model Foucaultovog klatna
42. Rezonancija. Prijenos energije s jednog klatna na drugo
43. Elastične oscilacije
44. Viskozno trenje. Damping. amortizer
45. Torzione skale. Mjerenje elektrostatičkih i magnetskih sila
46. ​​Torzione vibracije. Viskoznost
47. Rotacija prstena
48. Dedina igračka
49. Model zemlje
50. Maxwellovo klatno

rotacija:
51. Vrh
52. Optički fokus
53. Paradoks koluta
54. Naučna banka
55. Tornado u vašoj kući
56. Površinski napon

Dobivanje slike metodom višestrukih bljeskova. Strobe:
57. Promatranje stroboskopske slike matematičkog klatna
58. Stroboskopska slika rotirajućeg okretnog točka
59. Stroboskopska slika mlaza vode
60. Uočavanje talasa na površini vode.

Set uključuje:
- Radni teren, karton
- Instalacioni nosači (2 kom.)
- Velike kartonske igle (4 kom.)
- Male kartonske igle (2 kom.)
- Tanke kartonske igle (2 kom.)
- Prečka je uska
- Bar je širok
- Kratki oluci (2 kom.)
- Dugi oluci (2 kom.)
- Držač bez prozora
- Držač sa prozorima (2 kom.)
- Čišćenje kupole
- Razvoj prečke
- Dinamometar
- Dinamometarska zastava
- Podloga za radno polje (2 kom.)
- Šine
- Pomeranje poluge
- ABC traka
- Krug sa 2 rupe (2 kom.)
- Krug sa centralnom rupom (6 kom.)
- Točak sa ofset rupom (2 kom.)
- Dugmad (3 kom.)
- Mala kuglica 10 mm (4 kom.)
- Srednja lopta 18 mm (3 kom.)
- Velika lopta 32 mm
- Lopta za ping pong
- Magnet za prsten (2 kom.)
- Trakasti magnet
- Kuka (8 kom.)
- Zavojnica
- Kiveta
- Špric
- Elastična
- Konac
- Porozna plastika
- Čačkalice (10 kom.)
- Stroboskop
- AA baterije (3 kom.)
- Bubble
- Karbon papir (2 lista)
- Samoljepljivi papir (1/4 lista).

Dimenzije pakovanja: 45 cm x 32 cm x 5 cm.
Pakovanje: kutija.