登陆注册
8554100000008

第8章 伽利略惯性原理

伽利略时代,人们都相信亚里士多德的说法:外力是物体产生并维持运动的原因。亚里士多德的著作中写道:“推一个物体的力不再去推它时,原来运动的物体便归于静止。”亚里士多德在当时人们的心目中是仅次于上帝的人物。他说的话被奉为不可违背的真理。亚里士多德的信徒还举出许多实际例子来证明这一点。例如:马拉车,车才能动,马车继续前进是因为马不断向前拉它;一旦马不拉了,车也就停下来。可是敢于向传统观念挑战的伽利略,却不赞同亚里士多德的观点。他认为单凭直觉的推理方法是不可靠的,常常会导致错误。于是,伽利略在来到帕多瓦大学任教不久,就把他的研究方向转向动力学研究方面。

伽利略经过仔细研究和思考之后,尤其是联想到他从前的摆动实验,觉得研究力与运动的关系首先还得借助于实验。伽利略精心设计了他的新实验,并很快准备好实验所需物品。

伽利略将一个圆的金属球,放在光滑的平面上。球与面之间的摩擦力很小,可忽略不计。他用这个实验观察、分析小球的运动与力的关系。

当平面向下倾斜时,金属球在斜面上受重力作用,向下滚动,速度不断加快。斜面越陡,滚动速度越快。当斜面倾斜90°时,金属球则垂直跌落,与自由落体相同。

当平面向上倾斜时,金属球则不能自动向上滚动。当用力推它一下时,它可以向上运动一段距离,速度不断减慢,直至停止,然后又反向向下滚动。它向上滚动距离的长短,取决于推力的大小。

当平面既不向下倾斜,也不向上倾斜,处于水平状态时,把金属球放在平面上,它总保持静止状态。当用手把它朝某个方向推一下时,它就朝那个方向以恒定的速度运动下去。可以想象,若是这个平面是无限的,那么它将在平面上无休止地运动下去。

通过上述实验,伽利略指出:金属球沿斜面向下运动的加速和向上运动的减速,是由于重力作用于它。当它处于平面上时,由于重力作用消除,因此它一旦获得某一速度之后,它将以恒速运动下去。这说明维持这个运动不需要任何外力了。

伽利略又做了另一个实验来论证上述论点。他把两个斜面相向放在一起,让金属球从一个斜面自由滚落,它能够滚上另一个斜面,并达到同样的高度(球与面之间的摩擦力极小,可忽略不计),但是不能超过。并且它在另一个斜面上的上升高度与斜面的倾斜度无关。如果第二个斜面的坡度减小,那么金属球上升到相应高度的距离会长些。如果第二个斜面坡度很陡时,金属球上升到相应高度的距离就减少了。同理,如果它坡度为0时,金属球便永远也达不到起始高度。它将沿平面无休止地运动下去。

通过上述实验研究,伽利略发现:物体只要不受外力作用,它就会保持其原有的静止或运动状态。伽利略对惯性运动这一规律的发现是在牛顿之前对经典力学第一定律的最初发现。人们称之为“伽利略惯性理论”。

按照伽利略惯性理论,马车前进时,一旦马不拉它,它是不会即刻停下来的,而是要向前再冲一段距离。类似现象,伽利略在他的书中也有很生动的描述:“当带着石头快速运动的东西撞到一个固定的物上时,石头一定会猛烈向前冲去。这和我们日常在一条快速行驶的船上看到的现象是一致的:当船搁浅或触到什么障碍物时,船上所有的人都会出其不意地突然向船头跌去。如果地球碰上什么障碍物使它的自转突然停止的话,我相信这时不但野兽、建筑、城市,而且大山、湖泊、海洋都会翻倒过来。”

就这样,伽利略形成了与亚里士多德不同的结论:物体的运动并不需要外力来维持,只有运动的变化才是外力作用的结果。伽利略这一重大发现,不仅纠正了亚里士多德的错误理论,而且奠定了力学研究的基础。后来由牛顿把它总结成第一运动定律。近代著名科学家爱因斯坦高度评价伽利略这一工作,他说:“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,标志着物理学的真正开端。”

同类推荐
  • 碧玉蝈蝈

    碧玉蝈蝈

    书中收录了作者创作的5篇小故事:《猎人海力布》《含羞草》《亲亲的蛇郎》《碧玉蝈蝈》《泸沽湖的儿女》。故事情节精彩纷呈,让小读者们拥有一个与众不同的阅读视界。让孩子们浴经典成长,让童心释放七彩梦想。
  • 奇妙的发明(科学知识大课堂)

    奇妙的发明(科学知识大课堂)

    作为一套普及科学知识的通俗读物,本书有别于专业的学术论著,侧重于知识性、趣味性、实用性,注重对青少年科技素质的培育、科学兴趣的培养、科学精神的塑造与科学方法的启迪,不求面面俱到,但求言之有物,物有所指,指有所发。
  • 榜样的力量:牛顿的故事

    榜样的力量:牛顿的故事

    牛顿是天才的科学家,近代科学之父,然而他却非人们所想是一个神童,他性格内向、不善言辞而且行事极其谨慎。他终身未婚,废寝忘食地工作,把自己的一生都奉献给伟大的科学事业。 本书以丰富的史料、动人的故事刻画出牛顿传奇的一生。
  • 三国演义(青少年四大名著)

    三国演义(青少年四大名著)

    《三国演义》,原名为《三国志通俗演义》,又名《三国志演义》,是一部长篇历史演义小说,也是中国古代长篇章回体小说的开山之作。它的流传范围、影响程度,都可谓是中国古代历史小说中独一无二的。
  • 永远牢记的承诺

    永远牢记的承诺

    榜样的力量是无穷的。我们生活的这个世界之所以越来越美好,越来越进步,就是因为有无数的精英人物前赴后继,用生命和鲜血换来的。他们有的为民请命,有的慷慨赴死,有的钻研学问,有的发明创造……
热门推荐
  • 神谕星魂

    神谕星魂

    他,刚出生便身具天才体质,但只能接受废材的现实。本想隐避山野虚度一生,却又因一颗陨石逆转命运,踏上通往巅峰之路。是趋吉避凶登临寰宇之巅,还是覆险蹈危跌落阴谋之渊。
  • 苏斯圣偌第九殿

    苏斯圣偌第九殿

    十三岁逃去国外的夜月央被亲爱的大哥“邀请”回国,抗家族,反父母,入学第一天路上单挑渣男,第二天莫名其妙认识了学生会神秘八殿。第三天神奇的成为了第九殿,从此便传说。与殿下们共住?闲情时搞搞暧昧,无聊时到处‘串门’,“...我申请,我不当第九殿了!”某女身后一堆烂摊子,准备不收拾就走,“不可能!”闪闪发光的美男们齐声回答。(作者:咳咳,本人比较喜欢美男多的逆后宫文,哈哈哈一时兴起就写了,咳咳,创文第一次,不好不要建议。)
  • 我们就这样也许再不见

    我们就这样也许再不见

    我想说我是女生,但型男帅哥认为我是情敌!我赖上贵族后裔,哪知【山寨】铺天盖地!我做事不讲理由,她和它懂我的【火星】心情!我不顾一切去爱,转身他却进入隐藏剧情![这是我很喜欢的一篇文,想和你们一起分享,希望你们能够喜欢]
  • 奥罗金

    奥罗金

    我的记忆游离穿梭在无尽的黑夜之中四周群星闪烁像是在千年之前又像是在未来之后我似乎已迷失太久直到这一日我感受到那召唤“醒来,醒来……”
  • 特种任务之消灭行尸

    特种任务之消灭行尸

    五个特种兵怎么拯救世界?敬请关注特种任务之消灭行尸。
  • 末世钢铁堡垒

    末世钢铁堡垒

    远古神秘病毒入侵,开启了生物的超速进化之路!是永久沉入地狱,还是走上成神之路?罗宸,全世界唯一一个三系异能者。地球真是实心的吗?悬浮式坦克,战列舰。。。(本书偏向于硬科幻,力图打造出一个真实的末世)新书,求支持,求推荐、求收藏!你们的支持是我最大的动力!
  • 将军与九九

    将军与九九

    犹疑在波涛,怵惕梦成魇。——韩愈《陪杜侍御游湘西两寺独宿》
  • 绝地周旋:铁血抗战故事

    绝地周旋:铁血抗战故事

    这是一个男人和几个女人的铁血抗战故事……既艰苦卓绝,悲壮惨烈,又浪漫曲折,轰轰烈烈……时间,一九三六年秋天;地点,东北吉林某山区。一支抗日义勇军被日军攻击,队伍紧急向山里转移,没想到刚刚跑出不远,迎面遇到一支日军的伏击,情况一下子变得危急起来……
  • 原始生存记

    原始生存记

    只为了活着,生存路程的坎坷,最终也能迎来黎明。
  • 有钱人炒股和你不一样

    有钱人炒股和你不一样

    本书详细介绍了有钱人所具有的不一样的炒股智慧和技巧。从有钱人如何通过有效而充分的准备将入市的风险降至最低,到他们如何分析出一只股票的真正价值;从有钱人如何通过自己独特的心诀克服炒股中的心魔,到他们如何运用自己的技术庄制胜……本书将有钱人炒股成功的秘密完全展现在读者面前。