Чем точка зрения галилея касающаяся движения

Вопросы.

1. Как движется тело, если на него не действуют другие тела?

Тело движется равномерно и прямолинейно, либо покоится.

2. Тело движется прямолинейнои равномерно. Меняется ли при этом его скорость?

Если тело движется равномерно и прямолинейно, то его скорость не меняется.

3. Какие взгляды относительно состояния покоя и движения тел существовали до начала XVII в.?

До начала XVII века господствовала теория Аристотеля, согласно которой, если на него не оказывается внешнее воздействие, то оно может покоится, а для того, чтобы оно двигалось с постоянной скоростью на него непрерывно должно действовать другое тело.

4. Чем точка зрения Галилея, касающаяся движения тел, отличается от точки зрения Аристотеля?

Точка зрения Галилея, о движении тел, отличается от точки зрения Аристотеля тем, что тела могут двигаться в отсутствие внешних сил.

5. Как проводился опыт, изображенный на рисунке 19, и какие выводы из него следуют?

Ход опыта. На тележке, движущейся равномерно и прямолинейно, относительно земли, находятся два шарика. Один шарик покоится на дне тележки, а второй подвешен на нити. Шарики находятся в состоянии покоя относительно тележки, так как силы действующие на них уравновешены. При торможении оба шарика приходят в движение. Они изменяют свою скорость относительно тележки, хотя на них не действуют никакие силы. Вывод: Следовательно, в системе отсчёта, связанной с тормозящей тележкой закон инерции не выполняется.

6. Как читается первый закон Ньютона? ( в современной формулировке)?

Первый закон Ньютона в современной формулировке: существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела (силы) или действие этих тел (сил) скомпенсировано (равно нулю).

7. Какие системы отсчёта называются инерциальными, а какие — неинерциальными?

Системы отсчёта, в которых выполняется закон инерции называются инерциальными, а в которых не выполняется — неинерциальными.

8. Можно ли в ряде случаев считать инерциальными системы отсчёта, связанные с телами, которые покоятся или движутся прямолинейно и равномерно относительно земли?

Да, можно. Это вытекает из определения инерциальных систем отсчета.

9. Инерциальна ли система отсчета, движущаяся с ускорением, относительно какой-либо инерциальной системы?

Нет, не инерциальна.

1. На столе, в равномерно и прямолинейно движущемся поезде стоит легкоподвижный игрушечный автомобиль. При торможении поезда автомобиль без всякого внешнего воздействия покатился вперед, сохраняя свою скорость относительно земли.
Выполняется ли закон инерции: а) в системе отсчета, связанной с землёй; б) в системе отсчета, связанной с поездом, во время его прямолинейного и равномерного движения? Во время торможения?
Можно ли в описанном случае считать инерциальной систему отсчета, связанную с землёй? с поездом?

а) Да, закон инерции выполняется во всех случаях, т.к. машинка продолжила движение относительно Земли; б) В случае равномерного и прямолинейного движения поезда закон инерции выполняется (машинка неподвижна), а при торможении нет. Земля во всех случаях является инерциальной системой отсчета, а поезд только при равномерном и прямолинейном движении.

Если это про Инертность, то Аристотель считал, что если на тело не действует никаких сил, то оно неподвижно.Галилей доказал, что если на тело не действует никаких сил, оно либо неподвижно либо двигается равноускоренно и прямолинейно.

Другие вопросы из категории

оптическую силу линзы. Каков характер изображения в линзе?

Читайте также

движений тело за 2 часа на 120км то какое расстояние тело пройдет за 15 мин

проекция скорости движения тела к тому моменту когда проеция перемещения составила Δrx=-24м?

скорости движения тела и определите егоо скорость в конце пятой секунды.

-каков вид этого движения на участках AB и BC;
-чему равна скорость движения тела на этих участках;
-каков путь,пройденный телом за 4 с?

движение тела описывается уравнением движения : x=10-8t+(t в квадрате). Написать уравнение скорости движения.Через какое время от начала движения его координата будет равна нулю?

3)Тело брошено вертикально вверх со скоростью V(нулевое)=16 м/с.На какой высоте кинетическая энергия тела равна его потенциальной энергии?

4)Тело скользит по наклонной плоскости. Угол наклона которой к горизонту = 30 градусам. Определить ускорение тела, если коэффицент трения между телом и поверхностью плоскости k=0.1

5)Два шара с массами m1= 0.7 кг и m2= 0.4 кг движутся по гладкой горизонтальной поверхности навстречу друг другу со скоростями v1= 2 м/с v2= 5 м/с .Найдите их скорость v после центрального абсолютно неупругого удара.

Чем точка зрения галилея касающаяся движения

Опыты Галилея по изучению падения тел и качения по наклонной плоскости.

Дата: 1589 (падение тел), 1638 (наклонная плоскость).

Методы: построение математической модели, мысленный эксперимент изучение наблюдаемых явлений с количественной стороны.

Прямота: непосредственное измерение.

Искусственность изучаемых условий: условия, близкие к естественным (земным).

Исследуемые фундаментальные принципы: основной закон механики Ньютона (в упрощенной форме).

Галилео Галилей (1564–1642) не зря удостоился чести быть названным первым в истории физиком самим Ричардом Фейнманом — нобелевским лауреатом, одним из отцов квантовой электродинамики. Пожалуй, до него мало кто набирался необходимой смелости, чтобы взобраться на Пизанскую башню (высота — 56,7 м, что сравнимо с современным 18-этажным домом), прихватив с собой 80-килограммовое пушечное ядро — всего лишь для того, чтобы отправить последнее в стремительное падение на головы зевак. Это неудивительно, ведь дух догалилеевской физики был задан Аристотелем, для которого первородным, идеальным (и, следовательно, единственно достойным серьезного изучения) состоянием движения было умиротворенное, равномерное движение по окружности небесных сфер, которое по Аристотелю должно было царить в надлунном мире. Такое движение, однако, практически неинтересно с количественной точки зрения, поскольку характеризуется только (постоянной) скоростью, плоскостью, в которой лежит орбита, и ее радиусом. Тело, совершающее любые другие виды движения, согласно тому же Аристотелю, должно в конечном счете прийти к такому равновесному, идеальному движению, — найти свое т.н. «естественное место».

Мировоззрение, следовавшее из физики и метафизики Аристотеля, ограничивало физический эксперимент естествознанием, наблюдением за природой, наблюдением ее равновесия и безмятежного покоя. В эпоху Возрождения подобный образ ученого вытеснил образ смелого, незаурядного естествоиспытателя, т.е. ученого, использующего природу как полигон для своего экспериментального познания. Галилей, естественно, явился ярчайшим образцом ученого новой эпохи.

Однако нельзя забывать о заслугах Галилея, касающихся мысленных экспериментов в физике. Несмотря на кажущуюся обманчивость чисто логических рассуждений о реальной физической ситуации, некоторые мысленные эксперименты столь блистательно доказывают свои выводы, что опровергнуть их не получается и до сих пор. О подобных экспериментах, придуманных Галилеем, мы скажем чуть ниже. Несомненно, способность к логическому осмыслению экспериментальной ситуации до ее осуществления была унаследована Галилеем от философов Древней Греции.

Еще в студенческие годы Галилей начал сомневаться в справедливости положений Аристотеля, согласно которым тяжелое тело должно было падать быстрее легкого. Более того, древнегреческий философ полагал, что скорость тел, брошенных с одной высоты, в точке падения на землю будет пропорциональна их массам. Для опровержения первого положения своего великого предшественника Галилео Галилей использовал его же метод, т.е. метод логических рассуждений:

«Представим себе два тела, одно легкое, а другое — более тяжелое — соединенные между собой с помощью цепи. Сбросим эту систему тел с вершины башни. Если предположить, что более тяжелые тела действительно падают быстрее более легких тел, цепь вскоре натянется, поскольку легкое тело будет падать с запозданием, по сравнением с более тяжелым (и, следовательно, замедлять движение последнего — прим. ред.). В то же время, система, рассматриваемая в целом, тяжелее, чем более тяжелое тело, рассматриваемое по одиночке, и, следовательно, должна падать быстрее последнего. Это противоречие позволяет нам сделать заключение о несправедливости нашего предположения.»

Данный мысленный эксперимент и подтвердили опыты, проведенные на Пизанской башне в 1589 г. (см. рис. справа). Галилей сбрасывал с Пизанской башни пушечное ядро весом 80 кг и мушкетную пулю массой порядка 200 г. Выбором тел сферической формы Галилей рассчитывал уменьшить влияние сопротивления воздуха на их падение.

Несмотря на важность эксперимента Галилея, нельзя утверждать, что в нем была подтверждена точка зрения Галилея относительно падения тел в поле силы тяжести. Скорее, была опровергнута физика Аристотеля. Действительно, несложные вычисления показывают, что мушкетная пуля должна упасть на землю более чем на четверть секунды позже ядра — при том, что само падение должно было длиться всего-то 3–4 секунды. Более того, между пулей и ядром в момент достижения земли последним должно быть расстояние порядка 6 метров. Это расстояние сложно было не заметить тем, кто стоял у подножия башни. Поэтому остается уповать на тот факт, что по аристотелевской теории это расстояние должно было быть гораздо большим.

Любопытно отметить, что, согласно мемуарам самого Галилея, задуматься о независимости скорости падения тел от их масс его заставила сильная гроза с градом. Галилей заметил, что и большие, и маленькие градины с одной скоростью падают на землю, хотя имеют разный вес.

Наконец, на следующем видео астронавт Дэвид Скотт, стоящий на поверхности Луны, наблюдает, что молоток и перышко, одновременно брошенные с одной высоты, падают также одновременно. Надо, конечно, помнить, что Луна отличается от Земли не только отсутствием атмосферы, но и в 6 раз более слабым гравитационным полем, делающим проводимый эксперимент более убедительным.

Подтвердив качественно свою догадку о независимости скорости падения тела от его массы, Галилей решил исследовать падение тел количественно. Однако в его время не было приборов, позволявших измерять малые промежутки времени с хорошей точностью, поэтому исследовать падение напрямую не оставляло никаких перспектив. И тут голову великого ученого осенила мысль: а почему бы не заменить стремительное падение более медленным движением, но которое должно было бы обладать всеми теми же свойствами, что и первое? Помимо доступности для наблюдения, более медленное движение встречало бы и меньшее сопротивление воздуха, которое (в случае его существенного вклада) обманчиво приводило к выводам в стиле Аристотеля.

В качестве такого вида движения Галилей выбрал скатывание гладкого шара по наклонной плоскости (см. рис.). Необходимо отметить, что последовательная теория такого плоскопараллельного движения не могла быть построена во времена Галилея. Однако знаний механической части курса общей физики достаточно, чтобы вывести выражение для ускорения шара:

где — угол наклона плоскости к горизонту, , — масса и радиус шара соответственно, а — момент инерции шара относительно его центра. Для равномерно распределенного сплошного шара . Выходит, что замечательным образом скатывание шара по наклонной плоскости оказывается равноускоренным! Интуитивно предполагая именно такой характер движения шара, Галилей поставил в точках наклонной плоскости, которые шар должен пересечь в последовательные моменты времени (на расстояниях , , , от ее вершины, в соответствии с законом равноускоренного движения ) устройства, издававшие звук, когда шар прокатывался мимо (см. рис.). Далее, скатывая шар, он следил, действительно ли датчики звонят через равные промежутки времени. Поскольку точных часов в его время не было, для синхронизации Галилей использовал свой пульс или музыку играющего оркестра.

Мысленный эксперимент “корабль” Г. Галилея:
относительность движения

Методы: мысленный эксперимент.

Прямота эксперимента: мысленный эксперимент основан на непосредственном наблюдении качения шаров по наклонной плоскости.

Искусственность изучаемых условий: условия, близкие к естественным (земным).

Исследуемые фундаментальные принципы: принцип инерции и принцип относительности Галилея.

Равноускоренность движения по наклонной плоскости заставила Галилея задуматься о принципе инерции. Действительно, если тело движется равноускоренно, когда поверхность, лежащая под ним, наклонена к горизонту, — причем тем менее ускоренно, чем слабее она наклонена, — то как оно будет двигаться, если эта поверхность строго горизонтальна? С нулевым ускорением — таков ответ Галилея. Ничто не может заставить его ни начать двигаться быстрее, ни остановиться, если он лежит на горизонтальной плоскости, — тело будет сохранять скорость своего движения бесконечно долго. К такому же выводу приводит и другой экспериментальный факт, установленный Галилеем: если соединить две наклонные плоскости так, чтобы шар, скатившись с одной, сразу же поднимался по другой, он поднимется на ту же высоту, с которой был отпущен, независимо от наклона каждой из плоскостей (в пренебрежении силами трения, см. рис. справа). В этом случае, представив, что правая плоскость практически горизонтальна, мы получаем, что шар пройдет по ней бесконечное расстояние, пока не поднимется на свою изначальную высоту. Это, фактически, и означает, что по горизонтальной плоскости шар будет двигаться бесконечно долго.

В современной трактовке принцип инерции Галилея неразрывно связан с принципом относительности, носящим его же имя, который заодно является и первым законом механики Ньютона: все механические явления происходят одинаково во всех инерциальных системах отсчета при произвольных начальных условиях. Здесь инерциальная система отсчета подразумевает наблюдателя, движущегося свободно, без воздействия внешних сил.

Свой принцип относительности Галилей иллюстрирует мысленным экспериментом о корабле. Представим себе корабль, в котором имеется закрытая просторная каюта без окон. Тогда изучая механические явления в этой каюте при стоящем на месте корабле, мы не заметим никакого отличия в них от случая, когда корабль равномерно движется. Это, вообще говоря, является эмпирическим фактом: мы почувствуем наличие сил инерции, только когда корабль будет отчаливать. Конечно же, принцип Галилея можно выразить в виде точной формулы, следующей из механики Ньютона, но необходимо помнить, что исторически именно принцип относительности был положен в основу последней.

В процессе развития науки об электричестве и магнетизме на пути принципа относительности Галилея встала проблема: заряды в движущихся системах отсчета должны были порождать токи, поэтому в последних к их электростатическому (кулоновскому) взаимодействию должно было добавиться магнитостатическое (амперово). В итоге, в соответствии с механикой Ньютона, законы движения зарядов при переходе между системами отсчета преобразовывались вопреки принципу Галилея. Тем не менее, в 1905 г. А. Эйнштейн разрубил этот гордиев узел, положив в основу его специальной теории относительности постулат, по сути, возвращающий Галилея на пьедестал: все физические явления происходят одинаково во всех инерциальных системах отсчета, независимо от начальных условий. Под словом «все физические» подразумевалось «и механические, и электромагнитные». Последовательное внедрение принципа относительности Эйнштейна в механику потребовало изменить даже кинематику, в частности, представления о пространстве-времени. Тем не менее, идея об относительности и необходимости выделять из всех измеримых величин только имеющие физический смысл (как сейчас говорят, инварианты), восходит к Галилео Галилею и остается ключевой и в самых современных отраслях физики.

Инквизиция справедливо осудила Галилея

Понтифик Бенедикт XVI не смог посетить римский университет “ La Sapienza ” из-за протестов студентов. В 1990 году кардинал Ратцингер в своем докладе процитировал слова австрийского философа, который защищал Святую инквизицию, осудившую Галилея. Галилео Галилей был талантливым пиарщиком и своекорыстным еретиком.

Подлинной причиной студенческого гнева послужили слова австрийского философа Пауля Файерабенда ( Paul Feyerabend ), которые процитировал в Парме будущий римский папа. «Церковь во времена Галилея крепче держалась за разум, чем сам Галилей, и она учитывала этические и социальные последствия учения Галилея. Её вердикт в отношении Галилея был рациональным и справедливым, а его ревизия носит только политико-оппортунистический характер», — писал философ в 1976 году.

Процесс по делу Галилея, пишет немецкая газета «Вельт», это современное табу. Основанием для такого вывода служит работа «Краткая защита Святой инквизиции» („ Kurzgefassten Verteidigung der Heiligen Inquisition “), написанная бывшим редактором журнала «Штерн» Хансом Конрадом Цандером ( Hans Conrad Zander ). Даже по опросу, проведенному на сайте газеты, следует, что 52% респондентов считают инквизицию преступной организацией. И только 33% уверены, что личность Галилея оказалась переоцененной в истории, и им охотно манипулировали похднейшие историки. 10% при этом по-прежнему продолжают считать его гениальным ученым.

Галилео Галилей (1564-1642), профессор в Падуе, которого принято считать разносторонним ученым и художником, богатством дарований и широтой мышления не уступавшего Леонардо да Винчи, на самом деле был изрядным плутом и гениальным шарлатаном.

Фантазии в духе Мурильо, который на своем полотне изобразил непокорного профессора, простирающего руки к небесам с утверждением: „ Eppur si muove ”(А все-таки она вертится!) – не имеют ничего общего с действительностью. Вертится ли земля вокруг солнца, или наоборот, в 1633 году проверить научными методами никак не могли. Однако все считали, что это необходимо сделать. Такая идея витала в воздухе.

В 1623 году на папский престол вступил кардинал Маффео Барберини, принявший имя Урбана VIII. Будучи кардиналом, он поддерживал дружеские отношения с Галилеем, который, рассчитывая теперь на его покровительство, стал смелее выступать в защиту своих взглядов. В 1630 г. Галилей приезжает в Рим с рукописью своего нового сочинения «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой».

22 июня 1633 г., стоя на коленях, Галилей публично отрекся от учения Коперника: «Я, Галилео, сын покойного Винченцо Галилея из Флоренции, семидесяти лет от роду, явившись лично в суд и преклонив колена перед вами, высокопреосвященнейшие и достопочтеннейшие кардиналы, генеральные инквизиторы по ереси всего христианского мира. отрекаюсь, хулю и проклинаю вышеназванные заблуждения в ереси…» Никогда Галилей не сидел в застенках на хлебе и воде, его не пытали.

Фискал, высшее должностное лицо римской инквизиции, предоставил на время его пребывания целую анфиладу отличных комнат в своем доме. Собственный слуга прислуживал ученому за столом. Вкушал Галилей не из оловянной посуды, обеды для него заказывались на кухне флорентийского посольства. По отзывам современников, отличавшейся наиболее изысканной кулинарией. В соответствии с формулировкой „ ad formalem carcerem “, Галилео приговорили к условному наказанию. Для проформы. Словом, инквизиция с человеческим лицом. Причем не абстрактным, а вполне конкретным в лице судьи Роберта Белларминса ( Robert Bellarmins ).

Как Галилей дошел до такой жизни? В 1610 г. ученый пребывал в растрепанных чувствах, что сказывалось на его поведении. В то время им была опубликована скромную работу „ sidereus nuncius “ – «Послания звезд». Скромным был и тираж – 550 экземпляров. Многообещающим был заголовок, который гласил „ magna , longeque admirabilia spectacula “ – «Большая Сенсация». Галилей оказался славной предтечей нынешних редакторов желтых газет, которые тоже обещают сенсации. Отличие в том, что ученый предлагал сенсацию не из мира поп-звезд, а светил натуральных, небесных. Свою сенсацию он зашифровал в тексте, набранном мелким латинским шрифтом.

Речь шла об изобретении им телескопа („ perspicilli nuper a se reperti “).

Галилею исполнилось 46 лет, что в те времена считалось преклонным возрастом. У него не было средств. Вот он и решился опубликовать свой бестселлер. Это сделало его знаменитым и богатым. Это позволит астроному стать «первым математиком и философом великого герцога Тосканского», чье жалованье

Открытие привело Галилея в римские салоны, он сделался популярным. Толпа всегда, вопреки Библии, создает себе кумиров. Великосветская чернь времен Реформации преклонялась перед культом гениев. Хотя некоторые иронично относились к чудаковатому ученому, хихикая за его спиной: «Смотрите, вот пришел тот, кто изобрел телескоп». Невероятно, но в эту чушь поверил сам «изобретатель». Дело в том, что телескоп был изобретен в Голландии еще за два года до его публикации. В 1608 году прибор демонстрировали на Франкфуртской ярмарке. Можно лишь сказать, что Галилей сделал протестантское изобретение чуточку католическим.

А главное, гелиоцентрическая теория вовсе не нуждалась в подобном изобретении. С его помощью Галилей открыл спутники Юпитера, но опровергнуть главный тезис противников Коперника, утверждавших, что движущее тело не может увлекать за собой другие, и что поэтому Земля, имеющая несомненным спутником Луну, не движется сама, наличие какого-либо телескопа не могло. Нужно признать, что открытие спутников Юпитера открытие само по себе заслуживающее внимание, но к опровержению концепции Птолемея отношения имеющее лишь косвенное.

Одна гипотеза подменялась другой. Другое дело, что точка зрения Галилея оказалась впоследствии верной. Хотя он сильно ошибался во многом другом. Отличный пример, давайте в таком случае признаем научным фактом открытие Эриха фон Деникена, якобы нашедшего в джунглях Перу подтверждение гипотезы палеоконтакта. Он еще в прошлом веке обнаружил следы пребывания инопланетян на Земле. Чему же противяться современные ученые, далекие от инквизиции?

Некогда римский папа Лев XIII удачно заметил: «Более чем когда-либо можно утверждать, что в наше время искусство историка – заговор против истины. Трудно предвидеть, к каким результатам приходишь, делая историю рабыней партийного духа и людских страстей».

В своих «Заметках к пьесе «Жизнь Галилея» великий мудрец Бертольд Брехт прямо указал: «Преступление Галилея можно рассматривать как «первородный грех» современных естественных наук. Новой астрономией глубоко интересовался новый класс, буржуазия, ибо в астрономии находили подкрепление революционные социальные течения того времени; Галилей превратил ее в строго ограниченную специальную науку, которая именно благодаря своей «чистоте», то есть своему безразличию к способу производства, имела возможность развиваться более или менее беспрепятственно. Атомная бомба и как техническое и как общественное явление — конечный результат научных достижений и общественной несостоятельности Галилея».

Встройте «Правду.Ру» в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках.

Как движется тело, если на него не действуют..

Вопросы:

1. Как движется тело, если на него не действуют другие тела?
2. Тело движется прямолинейно и равномерно. Меняется ли при этом его скорость?
3. Какие взгляды, относительно состояния покоя и движения тел существовали до начала XVII в.?
4. Чем точка зрения Галилея, касающаяся движения тел, отличается от точки зрения Аристотеля?
5. Как проводился опыт, изображенный на рисунке 19, и какие выводы из него следуют?
6. Как читается первый закон Ньютона (в современной формулировке)?
7. Какие системы отсчета называются инерциальными, а какие — неинерциальными?
8. Можно ли в ряде случаев считать инерциальными системы отсчета, связанные с телами, которые покоятся или движутся прямолинейно и равномерно относительно земли?
9. Инерциальна ли система отсчета, движущаяся с ускорением, относительно какой-либо инерциальной системы?

Вестник Педагога

Автор: Черепкова Яна Юрьевна
Должность: учитель физики
Учебное заведение: МБОУ «СШ №10 с углубленным изучением отдельных предметов»
Населённый пункт: город Елец, Липецкая область
Наименование материала: методическая разработка
Тема: «Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.»
Дата публикации: 04.01.2016

Текстовая часть публикации

ТЕМА УРОКА : « Инерциальные системы отсчета. I закон Ньютона »
Выполните задания , используя §10. 1) Ответьте на вопросы: А) Как движется тело , если на него не действуют другие тела ? Б) Чем точка зрения Галилея , касающаяся движения тел , отличается от точки зрения Аристотеля? В) Как читается I закон Ньютона ( в современной формулировке) ? 2) Спишите данные термины в тетрадь :
Инертность –
свойство, заключающееся в том, что тело не может изменить свою скорость мгновенно.
Инерция
— явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.
Инерциальная система отсчёта ( ИСО)
– система отсчёта, относительно которой свободная материальная точка, не подверженная действию других тел, движется равномерно и прямолинейно. 3) Перерисуйте рисунки в тетрадь и допишите выводы . Вывод: действия скомпенсированы , тело находится ………….. Вывод : действия скомпенсированы , но тело движется………………….. 4) Ответьте на вопросы : а) Почему при прополке сорняки не следует выдергивать из земли слишком быстро ? б) Массивный груз подвешен на тонкой нити, снизу к нему привязана точно такая же нить. Если медленно тянуть за нижнюю нить , то рвется верхняя , если резко дернуть нижнюю нить- рвется она. Почему ? в) Равнодействующая всех сил , действующих на движущийся мяч относительно ИСО, равна нулю. Какова траектория движения мяча ? ( точка, прямая или парабола) г) Водитель микроавтобуса, увидев стоящий на дороге автомобиль, нажал на тормоза, но не избежал столкновения. Объясните, почему? д) Почему необходимо закреплять грузы в кузове грузовика? е) Объясните назначение ремней безопасности в автомобиле. ж) Что произойдёт с наездником, если лошадь, прыгая через препятствие, споткнётся? з ) Мяч, спокойно лежащий на полу салона автомобиля при его равномерном движении, неожиданно покатился: а) вперед — по направлению движения автомобиля; б) назад — против движения; в) в правую сторону. На какое изменение в движении автомобиля указывает каждая ситуация?
Дома : § 10

Чем точка зрения галилея касающаяся движения

Все сказанное до сих пор о развитии науки представляет собой лишь предысторию современной науки. А. Эйнштейн и Л. Инфельд пишут: «Попытки прочитать великую повесть о тайнах природы так же стары, как и само человеческое мышление. Однако лишь немногим болзе трех столетий назад ученые начали понимать язык этой повести. С того времени, т. е. со времени Галилея и Ньютона, чтение продвигалось быстро». И далее: «Самая фундаментальная проблема, остававшаяся в течение тысячи лет неразрешенной из-за сложности,- это проблема движения» ( Цит. но: Эйнштейн А., Пнфельд Л. Эволюция физики. М., 1965, с. 8. ).

Первая руководящая идея современной науки, современного естествознания принадлежит Галилею и касается она проблемы движения.

До Галилея в науке общепринятой была точка зрения, что скорость движения тела тем больше, чем больше толкающая его сила, а если действие этой силы прекращается, тело остановится. Это положение было четко сформулировано Аристотелем, и па первый взгляд оно отвечает опыту.

Галилей показал, что эта точка зрения ошибочна. Рассмотрим пример с тачкой, толкаемой человеком по горизонтальному пути. Если человек перестает толкать тачку, она прокатится некоторое расстояние и остановится. Казалось бы, Аристотель прав. Не будем, однако, торопиться с выводами. Ну, а если мы сделаем путь, по которому катится тачка, более ровным и уменьшим трение между осями и втулками колес тачки, например за счет лучшей смазки. Очевидно, свободное движение тачки после снятия толкающего ее усилия будет продолжаться дольше, тачка прокатится большее расстояние.

Допустим, что мы сумели сделать путь совершенно ровным и, конечно, абсолютно горизонтальным, трение в колесах тачки упразднили вовсе и даже уничтожили трение между окружающим воздухом и стенками тачки. На самом деле сделать все это невозможно, но предположить можно. Что было бы тогда? Ответим на этот вопрос словами Галилея: «. скорость, однажды сообщенная движущемуся телу, будет строго сохраняться, поскольку устранены внешние причины ускорения или замедления,- условие, которое обнаруживается только на горизонтальной плоскости, ибо в случае движения по наклонной плоскости вниз уже существует причина ускорения, в то время как при движении по наклонной плоскости вверх налицо замедление; из этого следует, что движение по горизонтальной плоскости вечно, ибо, если скорость будет постоянной, движение не может быть уменьшено или ослаблено, а тем более уничтожено» ( Цит. по: Эйнштейн Л., Инфельд Л. Там же, с. 12.)

Следовательно, вместо аристотелевской точки зрения: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия — Галилей ввел новый, совершенно другой принцип: если на тело не производится никакого внешнего воздействия, то оно либо находится в состоянии покоя, либо движется прямолинейно с неизменной скоростью. Вот как оценили А. Эйнштейн и Л. Инфельд это открытие Галилея: «Открытие, сделанное Галилеем, и применение им методов научного рассуждения были одним из самых важных достижений в истории человеческой мысли, и оно отмечает действительное начало физики. Это открытие учит нас тому, что интуитивным выводам, базирующимся на непосредственном наблюдении, не всегда можно доверять, так как они иногда ведут по ложному следу» ( Эйнштейн А., Инфельд Л. Там же, с. 10.) .

Прежде чем продолжить рассказ о том, что сделал Галилей в науке, мы хотим познакомить читателя с биографией и некоторыми чертами характера этого гениального человека.

Галилео Галилей родился 15 февраля 1564 г. (в том же году, что и У. Шекспир) в г. Пизе. Его отец, Винченцо, был музыкантом. Семья была аристократической, но небогатой. В 1574 г. семья переехала из Пизы во Флоренцию. Здесь Галилей был принят в монашеский орден послушником, учился в монастыре; главное, что он узнал за это время и что в дальнейшем было для него весьма полезно,- произведения греческих и латинских писателей. По настоянию отца Галилей покинул монастырь (по причине якобы тяжелой болезни глаз), а в 1581 г. опять-таки под влиянием отца поступил в Пизанский университет для изучения медицины.

Однако к медицине Галилей большого интереса но проявил. Зато он увлекся математикой, механикой, физикой и астрономией. В этом главную роль сыграл друг отца Остилио Риччи, по его совету Галилей читал труды Евклида и Аристотеля. Но, чем ближе Галилей знакомился с трудами Аристотеля, прежде всего механикой и физикой, тем больше сомнений и возражений они у него вызывали.

Научные интересы Галилея окончательно определились. Он целиком посвятил себя занятиям математикой, геометрией, механикой и физикой, оставил Пизанский университет и переселился во Флоренцию.

Имя Галилея стало известно среди итальянских математиков после того, как им были написаны сочинения, в которых приведен способ определения состава сплавов металлов на основе использования гидростатических весов и даны методы вычисления центра тяжести тел различной формы (это было продолжение работ Архимеда).

С 1589 г. Галилей занимал кафедру математики Пизанского университета, а с 1592 г.- Падуанского. По мнению биографов, преподавательскую работу Галилей за время пребывания в Пизанском университете вынужден был вести общепринятым тогда методом, т. о. «по Аристотелю». Что касается его научной деятельности, то дело обстояло иначе. В Пизе Галилеем было написано сохранившееся в рукописи сочинение «О движении», в котором, в частности, рассмотрен вопрос о вращении Земли вокруг собственной оси: не называя имени Коперника, которое он тогда, несомненно, знал, Галилей отстаивал его позицию.

В Падуе Галилей прожил около 18 лет (1592 — 1610 гг.). Его преподавательская работа в Падуанском университете по-прежнему строилась на установленных и строго поддерживаемых в то время позициях. Галилей вынужден был, например, рассказывать в лекциях о системе Птолемея и доказывать якобы несостоятельность взглядов Коперника. Не будем забывать при этом, что именно в падуанский период жизни Галилея был казнен Джордано Бруно. За эти 18 лет Галилей опубликовал, кроме «Звездного Вестника», только одну научную статью — описание так называемого пропорционального циркуля ( Пропорциональный циркуль — простой, остроумный инструмент, позволяющий изменять масштаб снимаемых размеров. Достигается это тем, что ось вращения ножек циркуля относительно друг друга является подвижной (устанавливается в соответствии с желаемым изменением масштаба и закрепляется), а измерение размера и нанесение его в измененном масштабе ведутся противоположными концами ножек циркуля. Если ось вращения ножек циркуля находится точно в среднем положении, т. е. длина всех четырех частей ножек циркуля одинакова, изменения масштаба не будет. Если переместить центр вращения, например, так, что две части ножек циркуля будут в 3 раза длиннее двух других, то соотношение масштабов будет 1 :3.) (рис. 1), пользование которым облегчает геометрические построения и решение многих задач.

Рис. 1. Циркуль пропорциональный

Годы, проведенные Галилеем в Падуе, оказались для него наиболее творческими. Именно в это время Галилей пришел к своим законам падения и окончательно убедился в правильности коперниканской теории, т. е. занимался теми самыми проблемами, которым в дальнейшем были посвящены его главные сочинения.

Большое значение в жизни Галилея имели последние годы его жизни в Падуе. В это время он построил свой первый оптический телескоп, дававший трехкратное увеличение, а затем телескоп с 32-кратным увеличением, провел наблюдения ночного неба. Результаты этих наблюдений (о них сказано ниже) имели огромное значение.

Авторитет Галилея намного вырос в результате его астрономических исследований. Он принял предложение великого герцога Тосканского, переехал во Флоренцию и занял пост придворного философа и придворного математика, а также профессора математики Пизанского университета (должность, не обязывавшая читать лекции). Это дало Галилею возможность завершить преподавательскую работу и все своз время отдать научным исследованиям.

В 1615 г. Галилей был вызван инквизицией в Рим для объяснений по поводу его работ, имевших явный прокоперниковский и антиаристотелевский характер. 3 1616 г. конгрегация индекса ( Конгрегации — религиозные организации, состоящие как из духовных, так и из светских лиц, руководимые монашескими орденами; проводили политическую линию католической церкви. Конгрегация индекса — одна из них, она ведала цензурой и составляла «Список запрещенных книг» — по латыни «Index librorum prohibitorum», откуда и название.) приняла решение о запрещении книги Коперника «Об обращениях небесных сфер» и отнесении его учения к числу еретических. Хотя Галилей в этом решении упомянут не был, но оно непосредственно его касалось — он был вынужден отказаться от печатной и публичной поддержки учения Коперника.

Тем не менее Галилей продолжал свои научные исследования. Им были написаны две основные работы: «Диалог о двух системах мира- Птолемеевой и Коперни-ковой» (коротко «Диалог») и «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящейся к механике и местному движению» (коротко «Беседы»). Оба сочинения, «Диалог» и «Беседы», написаны в форме разговора между тремя лицами — Сальвиати, Сагредо и Симпличио. Все они не вымышленные лица: Сальвиати и Сагредо — друзья Галилея, его последователи, Симпличио — один из комментаторов Аристотеля, перипатетик, схоласт.

Сам Галилей характеризует этих людей следующими словами: «Тому уже много лет я не раз посещал удивительный город Венецию, где вел беседы с синьором Джиован Франческо Сагредо, человеком высокого происхождения и весьма острого ума. Одновременно находился там и приехавший из Флоренции синьор Филиппе Сальвиати, наименьшим украшением которого являлись чистота крови и блестящее состояние,- благородный ум, не знавший наслаждения более высокого, чем исследование и размышление. С этими двумя лицами я часто имел случай обсуждать упомянутые выше вопросы ( Галилей имеет в виду главным образом вопросы систем мира Птолемея и Коперника. )в присутствии одного философа перипатетика, которому, как кажется, ничто так не препятствовало в познании истины, как слава, приобретенная им в истолковании Аристотеля» ( Галилео Галилей. Избр. тр. М.: Наука, т. 1, с. 103.) .

О содержании этих двух замечательных книг Галилея говорится ниже. Одна из них, «Диалог», была даже издана в 1632 г. на итальянском языке во Флоренции. Однако выход в свет «Диалога» был началом тяжелых испытании для Галилея. Несмотря на возраст и поддержку влиятельных друзей, ему пришлось ехать в Рим и предстать перед судом инквизиции. После длительных допросов Галилей вынужден был отречься от учения Коперника, а 22 июня 1633 г. принести публичное, покаяние. На «Диалог» был наложен запрет, а сам Галилей почти до самой смерти, последовавшей 8 января 1642 г. (в 1637 г. он ослеп), был вынужден вести уединенный образ жизни на вилле в Лрчетри, недалеко от Флоренции.

Латинский перевод «Диалога» был издан в ряде стран (главным образом протестантских), а в 1638 г. в Голландии вышли в свет «Беседы». Книги Галилея были встречены с огромным интересом.

Говоря о личности Галилея, о его человеческих чертах, необходимо отметить нетерпимость в отношении схоластики и бездумного поклонения научным авторитетам. Покажем это па примере трех отрывков из сочинения Галилея «Диалог». Устами Сагредо Галилей говорит: «Как-то был я в доме одного весьма уважаемого в Венеции врача, куда иногда собирались — одни, чтобы поучиться, а другие из любопытства — посмотреть на рассечение трупа, производимое рукою этого не только ученого, но искусного и опытного анатома. Как раз в тот день ему случилось заняться изысканием происхождения и зарождения нервов, по каковому вопросу существует известное разногласие между врачами-галенистами ( Галей — римский врач и естествоиспытатель. ) и врачами-перипатетиками. Анатом показал, как нервы выходят из мозга, проходят в виде мощного ствола через затылок, затем тянутся вдоль позвоночника, разветвляются по всему телу и в виде только одной тончайшей нити достигают сердца. Тут он обернулся к одному дворянину, которого знал как философа-перипатетика и в присутствии которого он с исключительной тщательностью раскрыл и показал все это, и спросил его, удовлетворен ли он теперь и убедился ли, что нервы идут от мозга, а не от сердца. И этот философ, задумавшись на некоторое время, ответил: «Вы мне показали все это так ясно и ощутимо, что если бы текст Аристотеля не говорил обратного, а там прямо сказано, что нервы зарождаются в сердце,- то необходимо было бы признать это истиной!»» ( Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 206. ).

В адрес людей, слепо верящих в авторитет Аристотеля, Галилей говорит также словами Сальвиати: «Я много раз удивлялся, как могло получиться, что эти люди, стремящиеся поддерживать буквально каждое слово Аристотеля, не замечают того врэда, который они наносят репутации Аристотеля, и как они, вместо того чтобы увеличивать его авторитет, подрывают к нему доверие. Ибо, когда я вижу, как они упорно стараются поддержать те положения, ложность которых, на мой взгляд, совершенно очевидна, как они стремятся убедить меня в том, что именно так и надлежит поступать истинному философу и что именно так поступил бы и сам Аристотель, то у меня сильно уменьшается уверенность в том, что он правильно рассуждал и в других областях, для меня более далеких» ( Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 209. ).

И наконец, приведем еще одну выдержку из «Диалога» Галилея, касающуюся отношения к научным авторитетам. Дискуссия ведется между философом-перипатетиком Симпличио, уже исчерпавшим свои доказательства в защиту позиции Аристотеля, и сторонником Галилея Сальвиати:

«Симпличио. Но если мы оставим Аристотеля, то кто же будет служить нам проводником в философии? Назовите какого-нибудь автора.

Сальвиати. Проводник нужен в странах неизвестных и диких, а на открытом и гладком месте поводырь необходим лишь слепому. А слепой хорошо сделает, если останется дома. Тот же, у кого есть глаза во лбу и разум, должен ими пользоваться в качестве проводников. Однако я не говорю, что не следует слушать Аристотеля, наоборот, я хвалю тех, кто всматривается в него и прилежно его изучает. Я порицаю только склонность настолько отдаваться во власть Аристотеля, чтобы вслепую подписываться под каждым его словом и, не надеясь найти других оснований, считать его слова нерушимым законом. Это — злоупотребление, и оно влечет за собой большое зло, заключающееся в том, что другие ужа больше и не пытаются понять силу доказательств Аристотеля» ( Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 210. ).

Галилей считал, и в этом был важнейший источник его успеха, что исходным пунктом познания природы служит наблюдение, опыт. По этому поводу Эйнштейн и Инфельд пишут ( Эйнштейн Л., Инфельд Л. Эволюция физики, с. 48. ): «Законы природы, устанавливающие связь следующих друг за другом событий, были неизвестны грекам. Наука, связывающая теорию и эксперимент, фактически началась с работ Галилея».

Огромна заслуга Галилея в астрономии, в обосновании и утверждении гелиоцентрической системы Коперника. С помощью построенных им телескопов, о которых сказано выше, Галилей открыл, что Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности имеются пятна; у самой большой планеты солнечной системы — Юпитера имеются подобные Луне спутники (Галилей обнаружил 4 самых крупных спутника из 13 известных в настоящее время); поверхность Луны гористого строения, а сама Луна имеет либрацию, т. е. видимые периодические колебания маятникового характера вокруг центра; фазы Венеры, которые, впрочем, люди с острым зрением могут заметить невооруженным глазом; необычный вид планеты Сатурн, создаваемый (как теперь известно) его кольцами, представляющими совокупность твердых тел. Галилей обнаружил огромное количество звезд, невидимых невооруженным глазом и с помощью недостаточно мощных инструментов (зрительных труб); увидел, что кажущийся туманностью Млечный Путь состоит из отдельных звезд.

Эти наблюдения, имеющие огромное значение и вызвавшие небывалый интерес, Галилей описал в сочинении «Звездный вестник». Интересно отметить, что с поступившим в Прагу «Звездным вестником» ознакомился Кеплер — один из крупнейших математиков и астрономов XVI-XVII вв. Кеплер очень высоко оцепил наблюдения Галилея; это видно из его сочинения «Рассуждение о «Звездном вестнике»».

Доказательство справедливости гелиоцентрической системы Коперника имело во время Галилея очень большое значение. Дело в том, что концепция Коперника подвергалась нападкам. С одной стороны, это были церковные, главным образом католические, круги, догмы которых никак не уживались со взглядами Коперника. С другой же стороны, это были сомнения в верности гелиоцентрической системы мира, высказываемые рядом ученых. Сомнения сводились главным образом к тому, что в случае вращения Земли вокруг своей оси или движения по орбите вокруг Солнца на поверхности Земли должен был бы, по мнению этих ученых, возникнуть очень сильный (ураганный) ветер, направленный в противоположную сторону, предметы, подброшенные вверх, должны были бы оставаться позади и падать на поверхность Земли далеко не в том месте, где они были подброшены. На самом же деле ничего этого не происходит.

Галилей в «Диалоге» формулирует словами Сальвиати эти сомнения и возражения следующим образом:

«Сальвиати. В качестве самого сильного довода все приводят опыт с тяжелыми телами: падая сверху вниз, тела идут по прямой линии, перпендикулярной к поверхности Земли; это считается неопровержимым аргументом в пользу неподвижности Земли. Ведь если бы она обладала суточным обращением, то башня, с вершины которой дали упасть камню, перенесется обращением Земли, пока падает камень, на много сотен локтей ( Локоть — существовавшая раньше мера длины, ранная приблизительно длине локтевой кости (455 — 475 мм).) к востоку, и на таком расстоянии от подножия башни камень должен был бы удариться о Землю» ( Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 224. ).

И далее: «Птолемей и его последователи приводят другой опыт, подобный опыту с брошенными телами; они указывают на такие предметы, которые, будучи разобщены с Землей, держатся высоко в воздухе, как, например, облака и летающие птицы; и так как про них нельзя сказать, что они увлекаются Землей, поскольку они с ней не соприкасаются, то представляется невозможным, чтобы они могли сохранять ее скорость, и нам должно было бы казаться, что все они весьма быстро движутся к западу; если бы мы, несомые Землей, проходили нашу параллель в двадцать четыре часа — а это составляет по меньшей мере шестнадцать тысяч миль,- как могли бы птицы поспевать за такого рода движением? Между тем на самом деле мы видим, что они летят в любом направлении без малейшего ощутимого различия как на восток, так и на запад» ( Галилео Галилей. Избр. пр., т. 1, с. 230) .

Действительно, какая интересная наука механика, какой сложный предмет движение и какие трудные задачи приходилось решать 400 лет назад наиболее талантливым и образованным людям! Заметим, однако, правды ради что современные ученые стоят лицом к лицу отнюдь не с менее сложными проблемами (об этом пойдет речь ниже).

На первый взгляд может показаться, что высказанные в отношении гелиоцентрической системы мира сомнения и возражения основательны, что Птолемей и его последователи правы. Но это, конечно, не так. Предоставим слово Галилею (Сальвиати):

«Сальвиати. Уединитесь с кем-либо из друзей в просторное помещение под палубой какого-нибудь корабля, запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми; пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нем маленькими рыбками; подвесьте, далее, наверху ведерко, из которого вода будет падать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте прилежно, как мелкие летающие животные с одной и той же скоростью движутся во все стороны помещения; рыбы, как вы увидите, будут плавать безразлично во всех направлениях; все падающие капли попадут в поставленный сосуд, и вам, бросая какой-нибудь предмет, не придется бросать его с большей силой в одну сторону, чем в другую, если расстояния будут одни и те же; и если вы будете прыгать сразу двумя ногами, то сделаете прыжок на одинаковое расстояние в любом направлении. Прилежно наблюдайте все это, хотя у пас не возникает никакого сомнения в том, что пока корабль стоит неподвижно, все должно происходить именно так. Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью, и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно. Прыгая, вы переместитесь по полу па то же расстояние, что и раньше, и не будете делать больших прыжков в сторону кормы, чем в сторону носа, па том основании, что корабль быстро движется, хотя за то время, как вы будете в воздухе, пол под вами будет двигаться в сторону, противоположную вашему прыжку, и, бросая какую-нибудь вещь товарищу, вы не должны будете бросать ее с большей силой, когда он будет находиться на носу, а вы на корме, чем когда ваше взаимное положение будет обратным; капли, как и ранее, будут падать в нижний сосуд, и ни одна не упадет ближе к корме, хотя, пока капля находится в воздухе, корабль пройдет много пядей ( Пядь — старинная мера длины, равная приблизительно расстояние между концами разведенных большого и указательного пальцев руки взрослого человека.) ; рыбы в воде не с большим усилием будут плыть к передней, чем к задней части сосуда; настолько же проворно они бросятся к пище, положенной в какой угодно части сосуда; наконец, бабочки и мухи по-прежнему будут летать во всех направлениях, и никогда не случится того, чтобы они собрались у стенки, обращенной к корме, как если бы устали, следуя за быстрым движением корабля, от которого они были совершенно обособлены, держась долгое время в воздухе; и если от капли зажженного ладана образуется немного дыма, то видно будет, как он восходит вверх и держится наподобие облачка, двигаясь безразлично, в одну сторону не более, чем в ДРУгую. И причина согласованности всех этих явлений заключается в том, что движение корабля обще всем находящимся на нем предметам, так же как и воздуху; поэтому-то я и сказал, что вы должны находиться под палубой, так как если бы вы были на ней, т. е. па открытом воздухе, не следующим за бегом корабля, то должны были бы видеть более или менее заметные различия в некоторых из названных-явлений: дым, несомненно, стал бы отставать вместе с воздухом, мухи и бабочки вследствие сопротивления воздуха равным образом не могли бы следовать за движением корабля в тех случаях, когда они отделились бы от него на довольно заметное расстояние; если же они будут держаться вблизи, то, поскольку сам корабль представляет собой сооружение неправильной формы и захватывает с собой ближайшие к нему части воздуха, они без особого усилия будут следовать за кораблем; подобным же образом мы видим при езде на почтовых, как надоедливые мухи и слепни следуют за лошадьми, подлетая то к одной, то к другой части их тела; в падающих же каплях различие будет незначительным, а в прыжках или брошенных телах — совершенно неощутимым» ( Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 286 — 287. ).

Как мы помним, Птолемей утверждал, что птицы и облака не должны поспевать за движением Земли. Теперь же, как следует из этого опыта Галилея, устанавливающего принцип относительности движения, и птицы, и облака, и сама Земля участвуют в одном и том же движении — движении Земли (которое в данном случае аналогично движению корабля) — и потому друг относительно друга смещаться не будут.

Невозможно дать более ясный и убедительный ответ на возражения приверженцев Птолемея, чем основанный на простом опыте ответ Галилея. Говоря современным языком и используя современную научную терминологию, мы сказали бы, что Галилей установил независимость протекания механических явлений от избранных инерциальных систем отсчета. Хотя об этих вещах речь еще будет идти ниже, сделаем все же некоторые пояснения. Под системой отсчета понимается система тел (может быть, даже одно тело), относительно которых (которого) рассматривается движение. Система считается инерциальной в том случае, когда в ней выполняется установленное Галилеем положение: если на тело не производится никакого воздействия (на тело не действует какая-либо сила, сказали бы теперь), оно либо находится в состоянии покоя, либо движется прямолинейно по горизонтальной плоскости с постоянной скоростью. Другими словами, система считается инерциальной в том случае, когда тело свободно от взаимодействия с другими телами. Таких систем на самом деле не существует (всегда на тело действуют какие-либо силы), по можно их себе представить и к ним приблизиться.

Прямолинейное и равномерное движение тела по горизонтальной плоскости без воздействия на него каких-либо внешних сил называется движением по инерции ( Инерция от латинского слова inertia — покой, бездействие; под инерцией или инертностью тела понимается свойство тела сохранять свое состояние в случае, если на него не действуют внешние силы.) . Отсюда произошло название инерциальных систем. Галилей установил: хотя положение движущегося тела (его координаты), его скорость, характер траектории ( Траектория — линия, которую проходит центр массы движущегося тела. ) движения зависят от выбора инерциальной системы отсчета (например, неподвижный корабль, т. е. Земля, или корабль, движущийся в отношении Земли прямолинейно и равномерно), законы механики, протекание механических явлений не зависят от того, в какой именно иперциальной системе отсчета рассматривается изучаемое механическое движение.

Другими словами, механические явления, как уже было сказано, протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Это положение названо принципом относительности Галилея. Его никак нельзя путать с теорией относительности Эйнштейна, о которой речь пойдет ниже. Говоря современным научным языком, можно сформулировать принцип относительности Галилея так: законы механики инвариантны ( Инвариантность — неизменность, независимость какой-либо величины (величин, уравнений) по отношению к некоторым преобразованиям; например, независимость уравнений механики относительно преобразований координат и времени при переходе от одной инерцнальной системы отсчета к другой.) в отношении выбора инерциальной системы отсчета.

Галилей в «Диалоге» показал, что утверждения сторонников Птолемея о якобы невозможности суточного вращения Земли вокруг своей оси и движения ее по орбите вокруг Солнца являются неосновательными. Это явилось важнейшим доводом в пользу гелиоцентрической системы мира Коперника.

Интересно отметить еще одну аргументацию Галилея в пользу гелиоцентрической системы мира, Астрономические наблюдения за перемещением небесных тел, видимом с Земли, могут в принципе получить объяснение как с позиций гелиоцентрической системы мира и суточного вращения Земли вокруг своей оси, так и с позиций геоцентрической системы мира, согласно которой всо небесные тела обращаются вокруг неподвижной Земли. В первом случае, приняв за основу гелиоцентрическую систему мира, объяснение астрономических наблюдений за перемещением небесных тел получается относительно простым — все планеты Солнечной системы (включая Землю) обращаются вокруг Солнца по близким к круговым (как думало большинство сторонников гелиоцентрической системы во времена Галилея) орбитам. Во втором случае, т. е. приняв геоцентрическую систему мира, объяснение наблюдаемого с Земли движения небесных тел получается очень искусственным: траектории небесных тел оказались бы невероятно сложными, а скорости должны были бы изменяться от фантастически больших до очень малых.

Вот что пишет Галилей по поводу суточного вращения Земли вокруг своей оси.

«Сальвиати. Если мы примем во внимание огромный объем звездной сферы по сравнению с ничтожностью земного шара, содержащегося в пей много и много миллионов раз, а затем подумаем о скорости движения, которое за день и ночь должно проделать полное обращение, то я не могу убедить себя, что может найтись кто-либо, считающий более правильным и вероятным, что такое обращение проделывает звездная сфера, тогда как земной шар остается неподвижным.

Сагредо. Если решительно все явления природы, могущие стоять в зависимости от таких движений, порождают как в одном, так и в другом случае без всякого различия одни и те же следствия, то я сразу признал бы того, кто считает более правильным заставить двигаться всю Вселенную, лишь бы сохранить неподвижность Земли, еще более неразумным, чем того человека, который взобравшись на вершину купола вашей виллы, чтобы посмотреть на город и его окрестности, потребовал, чтобы вокруг пего вращалась вся местность и ему не пришлось трудиться, поворачивая голову» ( Галилео Галилей. Избр. тр., т. 1, с. 213. ).

Выше уже было сказано об открытиях Галилея в области механики, благодаря которым он (вместе с Ньютоном) справедливо считается основоположником современной науки. Сверх того, о чем уже было упомянуто, необходимо назвать некоторые другие важные достижения Галилея.

Очень большое значение имеют исследования свободного падения тел и движения их по наклонной плоскости. Галилей установил, что скорость свободного падения тел не зависит от их массы, как думал Аристотель, а пройденный падающими телами путь пропорционален квадрату времени падения. Это было великое открытие. Оно позволило в дальнейшем установить численное равенство гравитационной и инертной масс тел, о чем еще будет сказано.

Галилей создал теорию параболического движения и определил, что траектория бросаемого тела, т. е. тела, движущегося под действием начального толчка и земного притяжения, является параболой.

Много было сделано Галилеем в области теории прочности и сопротивления материалов. Очень интересны соображения, высказанные Галилеем о механическом подобии и о том, что в случае, когда значительна тяжесть тела, подобие в отношении прочности тел отсутствует.

Вот что пишет Галилей по этому вопросу: «Если мы возьмем деревянное бревно некоторой толщины, вделанное, скажем, в стену под прямым углом так, что оно располагается параллельно горизонту, и предположим, что длина его достигнет крайнего предела, при котором оно может еще держаться, т. е. что при увеличении длины его еще на волос оно ломается от собственной тяжести, то бревно это явится единственным в своем роде на свете. Если длина его, предположим, превышает его толщину в сто раз, то мы не сможем найти ни одного бревна из того же дерева, которое при длине, превышающей его толщину в сто раз, было бы способно выдержать ровно столько же, сколько взятое для примера: все бревна большего размера сломаются, меньшего же — будут способны, помимо собственной тяжести, выдержать и еще некоторую нагрузку. То, что сказано мною о способгтости выдержать свой собственный вес, применимо и к другим сооружениям ( Цит. по: Седов Л. И. Галилей и основы механики. М.: Паука, 1961, с. 36-37 ).

В этой связи Галилей высказал очень интересные соображения о преимуществах в отношении «прочности» и подвижности малых животных по сравнению с большими и о существовании предела их размеров. Точное решение этих вопросов было найдено только спустя примерно триста лет.