伽利略自由落体实验(比萨斜塔·斜而不倒·挖掘背后的故事之落体定律)

时间:2024-07-08 20:30:20浏览:100

意大利中部的比萨城内有一座巍峨的圆柱形高塔,塔身向一边倾斜,看上去好像马上就会倒下来的样子。其实,这座高塔像这样站在那里已经有 800多年了。它就是世界闻名的奇景——比萨斜塔。

比萨斜塔

故事从这里开始:

在伽利略的一生中 ,发生过许多被后世纪念和记载的事件 ,也许最流行的故事是1591年在比萨斜塔顶上进行的一项实验。

比萨斜塔

比萨城里有一座斜塔 ,拔地之后 ,却向一边斜去。这塔建于1174年 ,直到1350年才完工,开始还是直的 ,但建到三层时开始偏斜 ,只好停工,工程曾被搁置近一个世纪。没想到这个偶然的施工错误 ,倒建造了世界上独一无二的名胜。过了94年后人们终不死心,又继续施工。最后共修了八层 ,高54.5米 ,重14200多吨。底层有石柱15根,上面6层各有石柱30根,钟就挂在顶层。如果沿着螺旋式的阶梯登上钟塔,要上294个台阶。由于塔身大幅度倾斜,加上各层都没有扶手栏杆,所以攀登斜塔是一件颇为冒险的事情。但是,游客登上钟塔,就可以眺望比萨城的全景。因而冒险攀登者还是络绎不绝。

在1589年,这里曾发生一件轰动物理学界的事件。著名科学家伽利略在斜塔上做了自由落体试验,从而推翻了一向被奉为权威的亚里士多德关于 “物体落下的速度和重量成正比〞的学说,创立了他所发现的“落体定律”。


落体定律

落体定律从这里开始

在伽利略之前 ,一切科学、哲学问题 ,全部包括在亚里士多德(前384~前322)的学说里。而伽利略却与众不同 ,凡事 ,不但喜欢多想一想 ,还要去试一试。他的父亲是一位数学家和音乐家 ,因家境贫寒 ,不让他再学不能赚钱的音乐和数学 ,而送他到比萨大学去学医。可是 ,他学医不用功 ,却对数学、物理格外有心。

亚里士多德

伽利略·伽利雷

21岁那年 ,父亲见他这样不听话 ,一生气 ,再不给他学费 ,他只好退学。但是 ,四年之后 ,因他的数学、物理方面自学的成就 ,伽利略被母校聘请回去任数学教授。

他一登上大学讲台 ,可不是像其他人那样照宣亚里士多德的教条 ,而是大力提倡观察和实验。这在当时的学者看来 ,简直是一个不知天高地厚的疯子。1590年 ,25岁的伽利略 ,对亚里士多德的一个经典理论提出疑心。亚氏说 ,如果把两件东西从空中扔下 ,必定是重的先落地 ,轻的后落地。伽利略却认为是同时落地。这自然没有人信他的 ,于是他决心搞一次实验 ,让人们亲自看看。年轻的伽利略宣布要进行一次试验 ,一群教授大为不满 ,便一起到校长面前告他的状。校长转念一想 ,这样也好 ,让他当众出一次丑 ,也好杀杀他的傲气。

一会儿 ,伽利略便爬上斜塔七层的阳台。塔下已是人头攒动 ,比萨大学的校长、教授、学生 ,还有许多看热闹的市民 ,将斜塔围了个水泄不通。就在这时 ,也还是没有一个人相信伽利略会是对的。人们正在疑惑 ,只见伽利略将身子从阳台上探出 ,左右双手各拿一个铁球 ,一个比另一个要重十倍。当他两手同时撒开时 ,只见这两只球从空中落下 ,齐头并进 ,眨眼之间 ,“咣当〞一声 ,同时落地。塔下的人 ,一下子都懵了。

从 1918 年开始,每年对斜塔进行测量,发现比萨斜塔的倾斜速度正在逐步加快。1918年至 1958 年的 40年间,平均每年倾斜1.1毫米;而1959年至1969年的10年间,平均每年倾斜1.26 毫米。现在顶部中心偏离中心垂直线向南倾斜4.5米。这种日益倾斜的趋势,不能不引起人们对斜塔前途的忧虑。几个世纪以来人们围绕着比萨斜塔倾斜的原因争论不休,但众说纷纭,莫衷一是。为了保护这座建筑物不致倒塌,许多人提出了各种建议和方案。但是由于种种考虑,这些方案至今尚未实施,而斜塔的倾斜度仍在逐年增加。有人担心,不出 21 世纪,这座斜塔就会倒塌。

比‬萨‬斜塔吸引着人们前来观赏,这是一个建筑史上的奇迹,也是世界上的奇迹,有着绝对的魅力吸引着人们。

今天我们通过阅读又对建筑艺术中的比萨斜塔这座地标建筑有了了解,认识了亚里士多德、伽利略。

在伽利略推翻亚里士多德的定律让我们明白:真理都是不能被推翻的,能被推翻的都不是真理。


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