Tentang percobaan Newton tentang jatuh bebas benda dalam ruang hampa. Penemuan hukum jatuh bebas Bagaimana benda jatuh dalam kondisi normal

Jatuh bebas merupakan salah satu fenomena fisika paling menarik yang telah menarik perhatian para ilmuwan dan filsuf sejak zaman kuno. Selain itu, ini adalah salah satu proses yang dapat dilakukan oleh setiap anak sekolah.

"Kesalahan filosofis" Aristoteles

Yang pertama melakukan pembuktian ilmiah atas fenomena yang sekarang dikenal sebagai jatuh bebas adalah para filsuf kuno. Tentu saja, mereka tidak melakukan eksperimen dan eksperimen apa pun, tetapi mencoba mengkarakterisasinya dari sudut pandang sistem filosofis mereka sendiri. Secara khusus, Aristoteles berpendapat bahwa benda yang lebih berat jatuh ke tanah dengan kecepatan lebih tinggi, menjelaskan hal ini bukan karena hukum fisika, tetapi hanya oleh keinginan semua objek di Alam Semesta akan keteraturan dan organisasi. Menariknya, tidak ada bukti eksperimental yang dihasilkan, dan pernyataan ini dianggap sebagai aksioma.

Kontribusi Galileo terhadap studi dan pembenaran teoretis tentang jatuh bebas

Para filsuf abad pertengahan mempertanyakan posisi teoritis Aristoteles. Tanpa mampu membuktikan hal ini dalam praktik, mereka tetap yakin bahwa kecepatan gerak benda menuju tanah, tanpa memperhitungkan pengaruh luar, tetap sama. Dari posisi inilah ilmuwan besar Italia G. Galileo mempertimbangkan jatuh bebas. Setelah melakukan berbagai percobaan, ia sampai pada kesimpulan bahwa kecepatan gerak, misalnya bola tembaga dan emas menuju tanah adalah sama. Satu-satunya hal yang mencegah pemasangan ini secara visual adalah adanya hambatan udara. Namun meskipun demikian, jika kita mengambil benda dengan massa yang cukup besar, benda tersebut akan mendarat di permukaan planet kita pada waktu yang hampir bersamaan.

Prinsip dasar jatuh bebas

Dari eksperimennya, Galileo menarik dua kesimpulan penting. Pertama, kecepatan jatuhnya benda apa pun, berapa pun massanya dan bahan pembuatnya, adalah sama. Kedua, percepatan gerak suatu benda tetap konstan, yaitu kecepatan bertambah dengan jumlah yang sama dalam selang waktu yang sama. Selanjutnya fenomena ini disebut jatuh bebas.

Perhitungan modern

Namun, Galileo sendiri pun memahami keterbatasan relatif eksperimennya. Lagi pula, tidak peduli mayat apa yang dia ambil, dia tidak dapat memastikan bahwa mereka akan menghantam permukaan bumi pada saat yang bersamaan: mustahil untuk melawan hambatan udara pada masa itu. Hanya dengan munculnya peralatan khusus, yang dengannya udara dipompa keluar sepenuhnya dari tabung, dimungkinkan untuk membuktikan secara eksperimental bahwa jatuh bebas benar-benar terjadi. Secara kuantitatif, ternyata kira-kira 9,8 m/s^2, namun kemudian para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa nilai ini bervariasi, meskipun sangat kecil, tergantung pada ketinggian benda di atas tanah, serta pada kondisi geografis. .

Konsep dan makna jatuh bebas dalam ilmu pengetahuan modern

Saat ini, semua ilmuwan berpendapat bahwa jatuh bebas adalah fenomena fisik yang berupa percepatan beraturan suatu benda yang ditempatkan di ruang hampa udara menuju permukaan bumi. Dalam hal ini, tidak masalah sama sekali apakah ada percepatan eksternal yang diberikan pada benda ini atau tidak.

Universalisme dan keteguhan adalah ciri terpenting dari fenomena fisik ini

Keuniversalan fenomena ini terletak pada kecepatan jatuh bebas seseorang atau bulu burung dalam ruang hampa mutlak sama, yaitu jika dimulai pada waktu yang bersamaan maka akan mencapai permukaan bumi. pada saat yang sama.

Dari kehidupan sehari-hari kita mengetahui bahwa gravitasi menyebabkan benda-benda yang terlepas dari ikatannya jatuh ke permukaan bumi. Misalnya, sebuah beban yang digantung pada seutas benang tergantung tidak bergerak, tetapi segera setelah benang dipotong, beban tersebut mulai jatuh secara vertikal ke bawah, secara bertahap meningkatkan kecepatannya. Sebuah bola yang dilempar vertikal ke atas, di bawah pengaruh gravitasi bumi, pertama-tama mengurangi kecepatannya, berhenti sejenak dan mulai jatuh, secara bertahap meningkatkan kecepatannya. Sebuah batu yang dilempar vertikal ke bawah juga secara bertahap meningkatkan kecepatannya di bawah pengaruh gravitasi. Badan juga bisa dilempar dengan sudut mendatar atau mendatar...

Biasanya benda jatuh di udara, sehingga selain gaya gravitasi bumi juga dipengaruhi oleh hambatan udara. Dan ini bisa menjadi hal yang signifikan. Mari kita ambil, misalnya, dua lembar kertas yang identik dan, setelah meremas salah satunya, kita menjatuhkan kedua lembar tersebut secara bersamaan dari ketinggian yang sama. Meskipun gravitasi kedua daun sama, kita akan melihat bahwa daun yang kusut mencapai tanah lebih cepat. Hal ini terjadi karena hambatan udaranya lebih kecil dibandingkan dengan selembar kertas yang tidak kusut. Hambatan udara mendistorsi hukum jatuhnya benda, jadi untuk mempelajari hukum ini, pertama-tama kita harus mempelajari jatuhnya benda tanpa adanya hambatan udara. Hal ini dimungkinkan jika benda jatuh terjadi di ruang tanpa udara.

Untuk memastikan bahwa tanpa adanya udara, baik benda ringan maupun benda berat akan jatuh secara merata, Anda dapat menggunakan tabung Newton. Ini adalah tabung berdinding tebal dengan panjang sekitar satu meter, salah satu ujungnya disegel dan ujung lainnya dilengkapi dengan keran. Tabung tersebut berisi tiga badan: pelet, sepotong spons busa, dan bulu tipis. Jika tabung dibalik dengan cepat, pelet akan jatuh paling cepat, kemudian spons dan bulu akan mencapai dasar tabung paling akhir. Beginilah cara benda jatuh ketika ada udara di dalam tabung. Sekarang mari kita pompa udara keluar dari tabung dan, tutup katup setelah memompa, balikkan tabung lagi, kita akan melihat bahwa semua benda jatuh dengan kecepatan sesaat yang sama dan mencapai dasar tabung hampir secara bersamaan.

Jatuhnya benda di ruang hampa udara akibat pengaruh gravitasi saja disebut jatuh bebas.

Jika gaya hambatan udara dapat diabaikan dibandingkan dengan gaya gravitasi, maka gerak benda mendekati gerak bebas (misalnya, ketika bola halus kecil dan berat jatuh).

Karena gaya gravitasi yang bekerja pada setiap benda di dekat permukaan bumi adalah konstan, benda yang jatuh bebas harus bergerak dengan percepatan yang konstan, yaitu percepatan yang seragam (sesuai dengan hukum kedua Newton). Percepatan ini disebut percepatan jatuh bebas dan ditunjuk dengan surat itu. Itu diarahkan secara vertikal ke bawah menuju pusat bumi. Nilai percepatan gravitasi di dekat permukaan bumi dapat dihitung dengan menggunakan rumus
(rumusnya didapat dari hukum gravitasi universal), G=9,81 m/s 2.

Percepatan gravitasi, seperti halnya gaya gravitasi, bergantung pada ketinggian di atas permukaan bumi (
), berdasarkan bentuk bumi (bumi pipih di kutub, sehingga jari-jari kutub lebih kecil dari jari-jari ekuator, dan percepatan gravitasi di kutub lebih besar daripada di ekuator: G P =9,832 m/s 2 , G eh =9,780 m/s 2 ) dan dari endapan batuan tanah padat. Di tempat-tempat endapan, misalnya bijih besi, kepadatan kerak bumi lebih besar dan percepatan gravitasi juga lebih besar. Dan di mana terdapat cadangan minyak, G lebih sedikit. Ahli geologi menggunakan ini ketika mencari mineral.

Tabel 1. Percepatan jatuh bebas pada ketinggian berbeda di atas bumi.

Meja 2. Akselerasi jatuh bebas untuk beberapa kota.

Karena percepatan jatuh bebas di dekat permukaan bumi adalah sama, maka jatuh bebas suatu benda merupakan gerak dipercepat beraturan. Artinya dapat dijelaskan dengan ungkapan berikut:
Dan
. Perlu diperhatikan bahwa ketika bergerak ke atas, vektor kecepatan benda dan vektor percepatan jatuh bebas diarahkan ke arah yang berlawanan, sehingga proyeksinya mempunyai tanda yang berbeda. Ketika bergerak ke bawah, vektor kecepatan benda dan vektor percepatan jatuh bebas diarahkan pada arah yang sama, sehingga proyeksinya mempunyai tanda yang sama.

Jika suatu benda dilempar membentuk sudut terhadap cakrawala atau mendatar, maka geraknya dibedakan menjadi dua: dipercepat beraturan secara vertikal dan dipercepat beraturan secara horizontal. Kemudian untuk menggambarkan gerak benda, Anda perlu menambahkan dua persamaan lagi: ay X = ay 0 X Dan S X = ay 0 X T.

Mengganti ke dalam rumus
alih-alih massa dan jari-jari Bumi, masing-masing, massa dan jari-jari planet lain atau satelitnya, seseorang dapat menentukan perkiraan nilai percepatan gravitasi di permukaan benda langit mana pun.

Tabel 3. Percepatan jatuh bebas di permukaan ada yang

benda langit (untuk garis khatulistiwa), m/s 2.

Diketahui bahwa semua benda yang dibiarkan jatuh ke bumi. Mayat yang terlempar ke atas kembali ke Bumi. Kita mengatakan bahwa kejatuhan ini terjadi karena gravitasi bumi.

Ini adalah fenomena universal, dan karena alasan ini saja, studi tentang hukum jatuh bebas benda yang hanya berada di bawah pengaruh gravitasi bumi menjadi perhatian khusus. Namun, pengamatan sehari-hari menunjukkan bahwa benda jatuh secara berbeda dalam kondisi normal. Sebuah bola berat jatuh dengan cepat, selembar kertas tipis jatuh perlahan dan sepanjang lintasan yang rumit (Gbr. 1.80).

Sifat gerak, kecepatan dan percepatan benda jatuh dalam kondisi normal ternyata bergantung pada gravitasi benda, ukuran dan bentuknya.

Eksperimen menunjukkan bahwa perbedaan ini disebabkan oleh aksi udara pada benda yang bergerak. Hambatan udara ini juga digunakan secara praktis, misalnya saat melompat dengan parasut. Jatuhnya seorang penerjun payung sebelum dan sesudah parasut terbuka mempunyai sifat yang berbeda. Pembukaan parasut mengubah sifat gerak, kecepatan dan percepatan perubahan penerjun payung.

Tentu saja, pergerakan benda seperti itu tidak dapat disebut jatuh bebas hanya karena pengaruh gravitasi. Jika kita ingin mempelajari jatuh bebas suatu benda, kita harus sepenuhnya membebaskan diri dari aksi udara, atau setidaknya menyamakan pengaruh bentuk dan ukuran benda terhadap pergerakannya.

Ilmuwan besar Italia, Galileo Galilei, adalah orang pertama yang mengemukakan gagasan ini. Pada tahun 1583, di Pisa, ia melakukan pengamatan pertama terhadap kekhasan jatuh bebas bola-bola berat dengan diameter yang sama, mempelajari hukum gerak benda pada bidang miring dan gerak benda yang dilempar membentuk sudut terhadap cakrawala. .

Hasil pengamatan tersebut memungkinkan Galileo menemukan salah satu hukum terpenting mekanika modern, yang disebut hukum Galileo: semua benda yang berada di bawah pengaruh gravitasi jatuh ke bumi dengan percepatan yang sama.

Validitas hukum Galileo dapat dilihat dengan jelas melalui eksperimen sederhana. Mari kita tempatkan beberapa pelet berat, bulu tipis, dan potongan kertas ke dalam tabung kaca panjang. Jika Anda menempatkan tabung ini secara vertikal, maka semua benda ini akan jatuh ke dalamnya secara berbeda. Jika Anda memompa udara keluar dari tabung, maka ketika percobaan diulang, benda yang sama akan jatuh dengan cara yang persis sama.

Saat jatuh bebas, semua benda di dekat permukaan bumi bergerak dengan percepatan seragam. Jika, misalnya, Anda mengambil serangkaian foto bola jatuh secara berkala, maka dari jarak antara posisi bola yang berurutan Anda dapat menentukan bahwa pergerakan tersebut memang dipercepat secara seragam. Dengan mengukur jarak tersebut, mudah juga untuk menghitung nilai numerik percepatan gravitasi, yang biasanya dilambangkan dengan huruf

Di berbagai titik di dunia, nilai numerik percepatan gravitasi tidak sama. Ini bervariasi kira-kira dari di kutub hingga di ekuator. Secara konvensional, nilai tersebut diambil sebagai nilai “normal” dari percepatan gravitasi. Kami akan menggunakan nilai ini ketika memecahkan masalah praktis. Untuk perhitungan kasar, terkadang kita akan mengambil nilai, khususnya menetapkannya di awal penyelesaian masalah.

Pentingnya hukum Galileo sangat besar. Ini mengungkapkan salah satu sifat terpenting materi dan memungkinkan kita memahami dan menjelaskan banyak fitur struktur Alam Semesta kita.

Hukum Galileo, yang disebut prinsip kesetaraan, menjadi landasan teori umum gravitasi universal (gravitasi), yang diciptakan oleh A. Einstein pada awal abad kita. Einstein menyebut teori ini sebagai teori relativitas umum.

Pentingnya hukum Galileo juga ditunjukkan oleh fakta bahwa persamaan percepatan benda jatuh telah diuji secara terus menerus dan dengan akurasi yang semakin meningkat selama hampir empat ratus tahun. Pengukuran paling terkenal terakhir dilakukan oleh ilmuwan Hongaria Eotvos dan fisikawan Soviet V.B. Braginsky. Eötvös pada tahun 1912 memverifikasi persamaan percepatan jatuh bebas yang akurat hingga tempat desimal kedelapan. V. B. Braginsky pada tahun 1970-1971, dengan menggunakan peralatan elektronik modern, memeriksa validitas hukum Galileo yang akurat hingga tempat desimal kedua belas ketika menentukan nilai numerik

PENEMUAN HUKUM JATUH BEBAS

Di Yunani Kuno, gerakan mekanis diklasifikasikan menjadi alami dan paksa. Jatuhnya suatu benda ke bumi dianggap sebagai gerakan alami, suatu keinginan yang melekat pada tubuh “ke tempatnya”,
Menurut gagasan filsuf Yunani kuno terbesar Aristoteles (384-322 SM), semakin cepat suatu benda jatuh ke bumi, semakin besar massanya. Ide ini adalah hasil dari pengalaman hidup primitif: pengamatan menunjukkan, misalnya, bahwa apel dan daun pohon apel rontok dengan kecepatan berbeda. Konsep percepatan tidak ada dalam fisika Yunani kuno.
Untuk pertama kalinya, ilmuwan besar Italia Galileo Galilei (1564 - 1642) berbicara menentang otoritas Aristoteles, yang disetujui oleh gereja.

Galileo lahir di Pisa pada tahun 1564. Ayahnya adalah seorang musisi berbakat dan guru yang baik. Sampai usia 11 tahun, Galileo bersekolah, kemudian menurut kebiasaan pada waktu itu, pendidikan dan pendidikannya berlangsung di sebuah biara. Di sini ia berkenalan dengan karya-karya penulis Latin dan Yunani.
Dengan dalih penyakit mata yang parah, ayah saya diselamatkan. Galileo dari tembok biara dan memberinya pendidikan yang baik di rumah, memperkenalkannya kepada masyarakat musisi, penulis, seniman.
Pada usia 17 tahun, Galileo masuk Universitas Pisa, tempat dia belajar kedokteran. Di sini ia pertama kali berkenalan dengan fisika Yunani Kuno, terutama dengan karya Aristoteles, Euclid dan Archimedes. Dipengaruhi oleh karya Archimedes, Galileo menjadi tertarik pada geometri dan mekanika dan meninggalkan kedokteran. Dia meninggalkan Universitas Pisa dan belajar matematika di Florence selama empat tahun. Di sini karya ilmiah pertamanya muncul, dan pada tahun 1589 Galileo menerima kursi matematika, pertama di Pisa, kemudian di Padua. Pada masa Padua kehidupan Galileo (1592 - 1610), aktivitas ilmuwan mencapai puncaknya. Pada saat ini, hukum jatuh bebas benda dan prinsip relativitas dirumuskan, isokronisme osilasi pendulum ditemukan, teleskop diciptakan dan sejumlah penemuan astronomi yang sensasional dibuat (topografi Bulan, satelit dari Jupiter, struktur Bima Sakti, fase Venus, bintik matahari).
Pada tahun 1611 Galileo diundang ke Roma. Di sini ia memulai perjuangan aktif melawan pandangan dunia gereja untuk menyetujui metode eksperimental baru dalam mempelajari alam. Galileo menyebarkan sistem Copernicus, sehingga memusuhi gereja (pada tahun 1616, sebuah jemaat khusus Dominikan dan Yesuit menyatakan ajaran Copernicus sesat dan memasukkan bukunya ke dalam daftar buku terlarang).
Galileo harus menyamarkan gagasannya. Pada tahun 1632, ia menerbitkan sebuah buku yang luar biasa, “Dialogue Concerning Two World Systems,” di mana ia mengembangkan ide-ide materialis dalam bentuk diskusi antara tiga lawan bicaranya. Namun, “Dialog” dilarang oleh gereja, dan penulisnya dibawa ke pengadilan dan selama 9 tahun dianggap sebagai “tahanan Inkuisisi.”
Pada tahun 1638, Galileo berhasil menerbitkan buku “Percakapan dan Bukti Matematika Mengenai Dua Cabang Ilmu Pengetahuan Baru” di Belanda, yang merangkum aktivitasnya yang bermanfaat selama bertahun-tahun.
Pada tahun 1637 ia menjadi buta, tetapi melanjutkan karya ilmiah intensifnya bersama murid-muridnya Viviani dan Torricelli. Galileo meninggal pada tahun 1642 dan dimakamkan di Florence di Gereja Santa Croce di sebelah Michelangelo.

Galileo menolak klasifikasi gerak mekanis Yunani kuno. Dia pertama kali memperkenalkan konsep gerak seragam dan gerak dipercepat serta memulai studi gerak mekanis dengan mengukur jarak dan waktu gerak. Eksperimen Galileo dengan gerak dipercepat beraturan suatu benda pada bidang miring masih diulangi di semua aliran di dunia.
Galileo memberikan perhatian khusus pada studi eksperimental tentang benda jatuh bebas. Eksperimennya pada menara miring di Pisa mendapatkan ketenaran di seluruh dunia. Menurut Viviani, Galileo melemparkan bola seberat setengah pon dan bom seberat seratus pon dari menara secara bersamaan. Bertentangan dengan pendapat Aristoteles, mereka mencapai permukaan bumi hampir bersamaan: bom hanya berjarak beberapa inci di depan bola. Galileo menjelaskan perbedaan ini dengan adanya hambatan udara. Penjelasan ini pada dasarnya baru pada saat itu. Faktanya adalah bahwa sejak zaman Yunani Kuno, Gagasan berikut tentang mekanisme pergerakan benda telah ditetapkan: ketika bergerak, benda meninggalkan kekosongan; alam takut akan kekosongan (ada prinsip yang salah yaitu takut akan kekosongan). Udara mengalir deras ke dalam kehampaan dan mendorong tubuh. Dengan demikian, diyakini bahwa udara tidak memperlambat, tetapi sebaliknya, mempercepat benda.
Selanjutnya, Galileo menghilangkan kesalahpahaman lain yang sudah berabad-abad lamanya. Diyakini bahwa jika gerakan tidak didukung oleh suatu kekuatan, maka gerakan itu harus berhenti, meskipun tidak ada hambatan. Galileo pertama kali merumuskan hukum inersia. Ia berpendapat bahwa jika suatu gaya bekerja pada suatu benda, maka akibat dari aksinya tidak bergantung pada apakah benda tersebut diam atau bergerak. Dalam kasus jatuh bebas, gaya tarik-menarik terus-menerus bekerja pada benda, dan hasil dari tindakan ini terus-menerus dijumlahkan, karena menurut hukum inersia, tindakan yang pernah ditimbulkan akan kekal. Ide ini menjadi dasar konstruksi logisnya, yang mengarah pada hukum jatuh bebas.
Galileo menentukan percepatan gravitasi dengan kesalahan yang besar. Dalam Dialog tersebut ia menyatakan bahwa bola jatuh dari ketinggian 60 m dalam waktu 5 detik. Hal ini sesuai dengan nilainya G, hampir dua kali lebih sedikit dari yang sebenarnya.
Galileo, tentu saja, tidak dapat menentukan secara akurat G, karena saya tidak punya stopwatch. Jam pasir, jam air, atau jam pendulum yang ia ciptakan tidak berkontribusi terhadap ketepatan waktu. Percepatan gravitasi baru ditentukan secara akurat oleh Huygens pada tahun 1660.
Untuk mencapai akurasi pengukuran yang lebih baik, Galileo mencari cara untuk mengurangi kecepatan jatuh. Hal ini membawanya pada eksperimen dengan bidang miring.

Catatan metodologis. Ketika berbicara tentang karya Galileo, penting untuk menjelaskan kepada siswa esensi metode yang ia gunakan untuk menetapkan hukum alam. Pertama, dia melakukan konstruksi logis yang menjadi dasar hukum jatuh bebas. Namun hasil konstruksi logis perlu diverifikasi melalui pengalaman. Hanya kebetulan teori dan pengalaman yang membawa pada keyakinan akan keadilan hukum. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengukur. Galileo secara harmonis memadukan kekuatan pemikiran teoretis dengan seni eksperimental. Bagaimana cara mengecek hukum jatuh bebas jika pergerakannya begitu cepat dan tidak ada alat untuk mengukur jangka waktu yang kecil.
Galileo mengurangi kecepatan jatuh dengan menggunakan bidang miring. Sebuah alur dibuat di papan, dilapisi dengan perkamen untuk mengurangi gesekan. Sebuah bola kuningan yang dipoles diluncurkan di sepanjang saluran. Untuk mengukur waktu pergerakan secara akurat, Galileo menemukan hal berikut. Sebuah lubang dibuat di dasar bejana besar berisi air yang melaluinya aliran tipis mengalir. Itu dikirim ke bejana kecil, yang telah ditimbang sebelumnya. Jangka waktu diukur dengan pertambahan berat kapal! Dengan meluncurkan bola dari setengah, seperempat, dst., panjang bidang miring, Galileo menetapkan bahwa jarak yang ditempuh berhubungan dengan kuadrat waktu pergerakan.
Pengulangan eksperimen Galileo ini dapat menjadi subjek pekerjaan yang berguna dalam lingkaran fisika sekolah.

Di sekolah, pada salah satu pelajaran fisika, saya dibingungkan oleh kesimpulan guru, yang ditegaskan dalam teks buku teks, bahwa semua benda yang jatuh dari ketinggian yang sama akan mencapai permukaan bumi dalam waktu yang sama, berapa pun jaraknya. massa benda yang jatuh. Tentu saja tanpa adanya hambatan udara.


Jelaslah bahwa jika percepatan benda sama, maka kecepatan jatuhnya pada setiap saat adalah sama ketika benda dilepaskan untuk jatuh dari ketinggian yang sama dengan kecepatan awal yang sama.

v = v 0 + gt

Dan saya teringat uraian percobaan berikut yang konon dilakukan oleh Newton. Udara dipompa keluar dari tabung kaca panjang dan pada saat yang sama seberat timah dan sehelai bulu dibiarkan jatuh. Dan kedua benda tersebut, kedua benda tersebut secara bersamaan menyentuh dasar tabung. Oleh karena itu kesimpulan yang dirumuskan di atas dibuat.

Lalu di sekolah saya berpikir: lagipula, saat itu belum ada fotosel. Bagaimana ilmuwan bisa mencatat waktu tubuh menyentuh permukaan? Lagi pula, di Bumi, benda jatuh dari ketinggian dua meter dalam waktu kurang dari satu detik, dan reaksi seseorang sekitar satu detik. Bagaimana jika jenazah tetap tidak mencapai dasar tabung secara bersamaan, namun perbedaannya sangat sulit dideteksi?

Mari kita coba mencari tahu. Jika ada yang melihat ada kesalahan dalam alasannya, saya akan berterima kasih atas komentar yang membangun.

Sebelum melanjutkan, perlu diingat bagaimana kecepatan pendekatan dua benda dihitung. Katakanlah jarak antar kota adalah 600 km, dan dua mobil melaju ke arah kota tersebut dengan kecepatan konstan. Yang satu menempuh jarak 80 km per jam, yang lain 120 km per jam. Dalam 3 jam, yang pertama akan menempuh jarak 240 km, yang kedua - 360 km, total - 600 km. Itu. mobil-mobil tersebut akan bertemu, yang berarti dalam hal ini kecepatannya harus ditambah, dan untuk mengetahui momen pertemuan kedua benda tersebut, cukup bagi jarak antara keduanya dengan kecepatan total pendekatan.

Sekarang mari kita melakukan eksperimen pikiran. Ada planet bumi dengan percepatan jatuh bebasnya sendiri G. Menurut hukum gravitasi universal Newton, dua benda saling tarik menarik sebanding dengan massanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar benda.

Di sisi lain, berat badan menimbang M sama P =mg. Dengan tidak adanya gaya lain, berat suatu benda di Bumi akan sama dengan gaya tarik-menarik antara Bumi dan benda itu sendiri, yaitu. F=P. Kami mengurangi sebesar M dan kami mendapatkan rumus yang ditunjukkan pada gambar atas:

Tanda mendekati persamaan tersebut rupanya disebabkan karena memperhitungkan distribusi kepadatan yang tidak merata di tubuh bumi.

Sekarang mari kita asumsikan bahwa pada jarak, katakanlah, satu kilometer dari Bumi kita, terdapat planet lain yang memiliki karakteristik yang persis sama. Jenis kembarannya adalah Bumi 2 .

Kekuatan apa yang bekerja padanya? Hanya satu: gaya gravitasi dari Bumi. Di bawah pengaruh kekuatan ini Bumi 2 akan bergegas menuju Bumi dengan kecepatan v = gt.

Namun Zelya juga terpengaruh oleh gaya gravitasi bumi 2 ! Itu. planet kita juga akan “jatuh” ke Bumi dengan kecepatan yang semakin meningkat 2 . Jelas bahwa setiap saat, kedua kecepatan ini memiliki nilai absolut yang sama dan selalu berlawanan arah - kedua Bumi memiliki karakteristik fisik yang sama.

Kecepatan pendekatan timbal balik ayat 1 akan sama ay 1 = gt - (-gt) = 2gt.

Sekarang mari kita tempatkan, katakanlah, Bulan, bukan Bumi2. Bulan mempunyai percepatan gravitasi g Bulan sekitar 6 kali lebih sedikit daripada di Bumi. Artinya, di bawah pengaruh hukum gravitasi universal yang sama, Bulan akan jatuh ke Bumi dengan percepatan G, dan Bumi ke Bulan dengan percepatan g Bulan. Kemudian kecepatan penutupan ayat 2 akan berbeda dengan kasus pertama, yaitu:

v 2 = gt + g Bulan * t = (g + g Bulan) * t.
Besarnya g + g Bulan sekitar 1,7 kali lebih kecil dari nilainya 2g.

Apa yang terjadi? Jarak antar benda (ketinggian jatuh) sama, tetapi kecepatan jatuhnya berbeda. Tetapi kami yakin bahwa waktu musim gugurnya sama untuk benda bermassa berapa pun! Lalu kita mendapat kontradiksi: ketinggian jatuhnya sama, waktunya sama, tetapi kecepatannya berbeda. Hal ini seharusnya tidak terjadi dalam fisika. Kecuali, tentu saja, ada kesalahan yang menyusup ke dalam alasan saya.

Hal lain adalah bahwa untuk perhitungan praktis keakuratannya cukup memadai, jika kita tidak memperhitungkan percepatan jatuh bebas benda yang jatuh ke Bumi: terlalu kecil dibandingkan nilainya. G karena ketidakterbandingan massa bumi dan benda yang jatuh. Massa planet kita sekitar 6×10 24 kg, yang benar-benar tidak ada bandingannya dengan benda mana pun yang jatuh ke Bumi.

Namun, pernyataan dalam buku teks bahwa jika tidak ada hambatan udara, semua benda jatuh ke bumi dengan kecepatan yang sama harus dianggap tidak benar. Juga tidak benar jika dikatakan bahwa mereka jatuh dengan percepatan yang sama. Dengan praktis sama – ya, dengan secara matematis dan fisika sama persis – tidak.

Pernyataan buku teks seperti itu mendistorsi persepsi yang benar tentang gambaran nyata dunia.