Metody badań Metody badań GalileuszaGalileusza

Galileusz [Galileo Galilei] (1564-1642) Galileusz [Galileo Galilei] (1564-1642) Włoski fizyk, matematyk, astronom i filozof, Włoski fizyk, matematyk, astronom i filozof, twórca podstaw eksperymentalnych metod twórca podstaw eksperymentalnych metod

w przyrodoznawstwie, a także, dzięki w przyrodoznawstwie, a także, dzięki opracowaniu lunety astronomicznej, opracowaniu lunety astronomicznej,

podstaw współczesnej astronomii podstaw współczesnej astronomii obserwacyjnej.obserwacyjnej.

Wprowadzając metody eksperymentalne w Wprowadzając metody eksperymentalne w fizyce Galileusz kładzie szczególny nacisk fizyce Galileusz kładzie szczególny nacisk

na wykonywanie systematycznych na wykonywanie systematycznych pomiarów, aby można było w ten sposób pomiarów, aby można było w ten sposób badać regularność zjawisk i wyrazić je w badać regularność zjawisk i wyrazić je w

sposób matematyczny.sposób matematyczny.

Najbardziej znane jego zasługi dla fizyki Najbardziej znane jego zasługi dla fizyki to:to:

1. 1. Podjęcie próby zmierzenia prędkości światłaPodjęcie próby zmierzenia prędkości światła2. 2. Sformułowanie twierdzenia o przyspieszeniuSformułowanie twierdzenia o przyspieszeniu3. 3. Zbudowanie teleskopu, który pozwolił na obserZbudowanie teleskopu, który pozwolił na obserwację planet, gwiazd, Księżycawację planet, gwiazd, Księżyca

Galileo Galilei (Galileusz) jako pierwszy podjął próby zmierzenia prędkości Galileo Galilei (Galileusz) jako pierwszy podjął próby zmierzenia prędkości światła. Było to na początku XVII wieku. światła. Było to na początku XVII wieku.

Poszedł w nocy za miasto ze służącym. Mieli dwie latarnie. Galileusz Poszedł w nocy za miasto ze służącym. Mieli dwie latarnie. Galileusz stanął na jednym wzgórzu, a służący z drugą latarnią na innym. Obie stanął na jednym wzgórzu, a służący z drugą latarnią na innym. Obie

latarnie były zasłonięte. Galileusz najpierw odsłonił swoją, a na ten sygnał latarnie były zasłonięte. Galileusz najpierw odsłonił swoją, a na ten sygnał jego służący miał odsłonić swoją latarnię. Galileusz sądził że gdyby światło jego służący miał odsłonić swoją latarnię. Galileusz sądził że gdyby światło pędziło ze skończoną prędkością, to błyski powinny być odległe w czasie. pędziło ze skończoną prędkością, to błyski powinny być odległe w czasie.

Niestety, w trakcie wielokrotnych prób Galileusz zorientował się, że Niestety, w trakcie wielokrotnych prób Galileusz zorientował się, że błysk latarni służącego następował równocześnie z odsłonięciem błysk latarni służącego następował równocześnie z odsłonięciem

swojej latarni. swojej latarni. Wywnioskował, że albo światło biegnie nieskończenie szybko, albo Wywnioskował, że albo światło biegnie nieskończenie szybko, albo

jego prędkość jest skończona, ale bardzo wielka.jego prędkość jest skończona, ale bardzo wielka. Widać, że metoda Galileusza nie była doskonała, jednak przy tak Widać, że metoda Galileusza nie była doskonała, jednak przy tak

wielkiej prędkości światła, którą dziś znamy i tak dużo wywnioskowałwielkiej prędkości światła, którą dziś znamy i tak dużo wywnioskował. .

GGalileusz poświęcił także wiele uwagi badaniom ruchu. alileusz poświęcił także wiele uwagi badaniom ruchu. Niezależnie od tego, czy faktycznie zrzucał kamienie z Niezależnie od tego, czy faktycznie zrzucał kamienie z krzywej wieży Pizie, czy też nie, jego eksperymenty krzywej wieży Pizie, czy też nie, jego eksperymenty zawsze poprzedzała logiczna analiza związków między zawsze poprzedzała logiczna analiza związków między odległością, czasem, prędkością. Galileusz nie badał odległością, czasem, prędkością. Galileusz nie badał ruchu ciał swobodnie spadających; zamiast tego ruchu ciał swobodnie spadających; zamiast tego zastosował pewną sztuczkę: zastosował pewną sztuczkę: puszczał je po nachylonych powierzchniach (czyli po puszczał je po nachylonych powierzchniach (czyli po tak zwanych równiach pochyłych). tak zwanych równiach pochyłych). Odkrył, że ruch kuli toczącej się po gładkiej płycie jest Odkrył, że ruch kuli toczącej się po gładkiej płycie jest ściśle związany z ruchem kuli spadającej swobodnie, ściśle związany z ruchem kuli spadającej swobodnie, przy czym płyta stanowi ogromne udogodnienie, przy czym płyta stanowi ogromne udogodnienie, ponieważ spowalnia ruch do tego stopnia, że pozwala ponieważ spowalnia ruch do tego stopnia, że pozwala go zmierzyć.go zmierzyć.

              W zasadzie mógł sprawdzić poprawność W zasadzie mógł sprawdzić poprawność tego rozumowania, zaczynając próby od tego rozumowania, zaczynając próby od niewielkiego kąta nachylenia – unosząc koniec niewielkiego kąta nachylenia – unosząc koniec dwumetrowej deski na wysokość paru dwumetrowej deski na wysokość paru centymetrów – powtarzając pomiar przy centymetrów – powtarzając pomiar przy stopniowo zwiększanym kącie tak długo, aż stopniowo zwiększanym kącie tak długo, aż prędkość kuli stanie się zbyt duża, by mógł ją prędkość kuli stanie się zbyt duża, by mógł ją zmierzyć. W  ten sposób upewniłby się, że może zmierzyć. W  ten sposób upewniłby się, że może uogólniać swoje wnioski na ruch po szczególnej uogólniać swoje wnioski na ruch po szczególnej równi, czyli na pionowy spadek swobodny.równi, czyli na pionowy spadek swobodny.

Potrzebował jednak coś co pomogłoby mu zmierzyć czas, a przecież Potrzebował jednak coś co pomogłoby mu zmierzyć czas, a przecież stoper pojawił się 300 lat później.  Galileusz zagubiony krainie stoper pojawił się 300 lat później.  Galileusz zagubiony krainie

pozbawionej czasomierzy postanowił zrobić z równi pochyłej swego pozbawionej czasomierzy postanowił zrobić z równi pochyłej swego rodzaju instrument muzyczny. W poprzek deski naciągnął kilka strun rodzaju instrument muzyczny. W poprzek deski naciągnął kilka strun

lutniowych. Teraz toczące się w  dół kulki trącały je. Następnie lutniowych. Teraz toczące się w  dół kulki trącały je. Następnie Galileusz przesuwał każdą ze strun w  górę i  w  dół tak długo, aż Galileusz przesuwał każdą ze strun w  górę i  w  dół tak długo, aż uznał, że staczająca się po równi kula odmierza równy rytm. Gdy uznał, że staczająca się po równi kula odmierza równy rytm. Gdy

wreszcie struny były rozmieszczone prawidłowo, nucąc sobie marsza na wreszcie struny były rozmieszczone prawidłowo, nucąc sobie marsza na „raz” wypuszczał kulę, która wybijała doskonały rytm, uderzając „raz” wypuszczał kulę, która wybijała doskonały rytm, uderzając

kolejne struny co pół sekundy. Galileusz zmierzył odległości między kolejne struny co pół sekundy. Galileusz zmierzył odległości między nimi okazało się, że rosły one zgodnie z postępem geometrycznym. nimi okazało się, że rosły one zgodnie z postępem geometrycznym.

Innymi słowy, odległość między punktem startu a drugą struną była Innymi słowy, odległość między punktem startu a drugą struną była cztery razy większa niż między punktem startu a pierwszą struną. cztery razy większa niż między punktem startu a pierwszą struną.

Odległość dzieląca trzecią strunę od punktu startu była Odległość dzieląca trzecią strunę od punktu startu była dziewięciokrotnie większa niż odcinek wyznaczony przez pierwszą dziewięciokrotnie większa niż odcinek wyznaczony przez pierwszą

strunę, czwarta natomiast była w odległości równej szesnastu strunę, czwarta natomiast była w odległości równej szesnastu odcinkom początkowym i tak dalej. Mimo to czas, jakiego kula odcinkom początkowym i tak dalej. Mimo to czas, jakiego kula potrzebowała na przebycie każdego z  nich, wynosił zawsze pół potrzebowała na przebycie każdego z  nich, wynosił zawsze pół

sekundy. (Stosunek tych liczb: 1 do 4 do 9 do 16 można także wyrazić sekundy. (Stosunek tych liczb: 1 do 4 do 9 do 16 można także wyrazić w  postaci kwadratów kolejnych liczb naturalnych: 2w  postaci kwadratów kolejnych liczb naturalnych: 222, 3, 322, 4, 422 … …

              Ponieważ Galileusz był matematykiem, znalazł Ponieważ Galileusz był matematykiem, znalazł wzór służący do opisu tego ruchu. Odległość wzór służący do opisu tego ruchu. Odległość ss, jaką , jaką

przebywa spadające ciało, równa jest liczbie przebywa spadające ciało, równa jest liczbie AA  pomnożonej przez podniesiony do kwadratu czas   pomnożonej przez podniesiony do kwadratu czas

tt,  potrzebny ciału na przebycie tej drogi. ,  potrzebny ciału na przebycie tej drogi. W  starożytnym języku algebry można powyższe  zdanie W  starożytnym języku algebry można powyższe  zdanie

streścić następująco: streścić następująco: s = Ats = At22. Dla każdego kąta . Dla każdego kąta nachylenia deski współczynnik nachylenia deski współczynnik AA ma inną wartość. ma inną wartość. AA  reprezentuje tu pojęcie przyspieszenia, to znaczy   reprezentuje tu pojęcie przyspieszenia, to znaczy

wzrastania prędkości ciała w  miarę spadania.wzrastania prędkości ciała w  miarę spadania. Galileusz Galileusz wydedukował, że prędkość zmienia się w  zależności od wydedukował, że prędkość zmienia się w  zależności od czasu w  prostszy sposób niż odległość, wzrastając tylko czasu w  prostszy sposób niż odległość, wzrastając tylko

proporcjonalnie do czasu a nie do jego kwadratu.proporcjonalnie do czasu a nie do jego kwadratu.

Prawo swobodnego spadania jest także Prawo swobodnego spadania jest także przykładem badań Galileusza. Wcześniejsze przykładem badań Galileusza. Wcześniejsze obserwacje Arystotelesa, które polegały na obserwacje Arystotelesa, które polegały na mierzeniu czasu swobodnego spadku monety i mierzeniu czasu swobodnego spadku monety i pióra doprowadziły do sformułowania prawa, pióra doprowadziły do sformułowania prawa, mówiącego, że ciała ciężkie spadają szybciej mówiącego, że ciała ciężkie spadają szybciej niż lekkie. Galileusz pierwszy zaobserwował, że niż lekkie. Galileusz pierwszy zaobserwował, że tak nie jest.tak nie jest.

              Zgodnie z  legendą, Galileusz spędził cały poranek, Zgodnie z  legendą, Galileusz spędził cały poranek, spuszczając z  wieży ołowiane kulki i  przekonując spuszczając z  wieży ołowiane kulki i  przekonując

o  swej racji wszystkich zainteresowanych obserwatorów. o  swej racji wszystkich zainteresowanych obserwatorów. Był na tyle roztropny, by nie używać piórka i  grosika, Był na tyle roztropny, by nie używać piórka i  grosika,

lecz ciał o  różnym ciężarze, ale o  jednakowym kształcie lecz ciał o  różnym ciężarze, ale o  jednakowym kształcie (na przykład kula drewniana i   ołowiana o  takich (na przykład kula drewniana i   ołowiana o  takich

samych średnicach), tak aby napotykały jednakowy opór samych średnicach), tak aby napotykały jednakowy opór powietrza. W ten sposób Galileusz zaobserwował i powietrza. W ten sposób Galileusz zaobserwował i

wykazał, że prędkość swobodnego spadania zupełnie nie wykazał, że prędkość swobodnego spadania zupełnie nie zależy od masy spadającego ciała. (Nie wiedział, co zależy od masy spadającego ciała. (Nie wiedział, co prawda, dlaczego tak jest dopiero Einstein zdołał to prawda, dlaczego tak jest dopiero Einstein zdołał to

zrozumieć w  1905 roku).zrozumieć w  1905 roku).

Eksperymentalne podejście do nauki Eksperymentalne podejście do nauki zapoczątkował Galileusz także w zapoczątkował Galileusz także w astronomii. Dowiedziawszy się, iż astronomii. Dowiedziawszy się, iż

połączone dwie soczewki powiększają połączone dwie soczewki powiększają obraz przedmiotu oparł się na obraz przedmiotu oparł się na

rozważaniach teoretycznych, zbudował rozważaniach teoretycznych, zbudował teleskop i jako pierwszy użył do badań teleskop i jako pierwszy użył do badań

astronomicznych.astronomicznych.

Użycie teleskopu pozwoliło przekonać się, że Użycie teleskopu pozwoliło przekonać się, że wszystkie planaty są podobne do Ziemi mają wszystkie planaty są podobne do Ziemi mają tylko inny wygląd i rozmiary. Galileusz wykrył tylko inny wygląd i rozmiary. Galileusz wykrył także: góry na Księżycu, zbiorowisko gwiazd w także: góry na Księżycu, zbiorowisko gwiazd w

Drodze Mlecznej, cztery księżyce Jowisza, Drodze Mlecznej, cztery księżyce Jowisza, plamy na Słońcu, fazy Wenus i pierścienie plamy na Słońcu, fazy Wenus i pierścienie Saturna. Stało się to czynnikiem dalszego Saturna. Stało się to czynnikiem dalszego

rozwoju nauki.rozwoju nauki.

LiteraturaLiteratura

M. Klisowska „Dzieje idei M. Klisowska „Dzieje idei Wszechświata”Wszechświata”

E. Names „Sprawa Galileusza”E. Names „Sprawa Galileusza” Strona internetowa Wielka Strona internetowa Wielka

Encyklopedia Encyklopedia www.wikipedia.org/wiki/Galileuszwww.wikipedia.org/wiki/Galileusz