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伽利略吊灯摆动的启示

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伽利略吊灯摆动的启示姓名:伽利略简介:伽利略•伽利雷(GalileoGalilei,1564-1642)世界知名科学家,他既是物理学家、天文学家、哲学家又是发明家,他发明了温度计和天文望远镜他被称为“近代科学之父”、“现代观测天文学之父”、“现代物理学之父”、“科学之父”及“现代科学之父”名言:追求科学,需要有特殊的勇敢,思考是人类最大的快乐在比萨大学读书期间,伽利略做出了他的第一个重要的科学发现1583年的一个星期日,19岁的伽利略穿戴整齐,越过大卵石铺成的广场,随着做礼拜的人群走进比萨大教堂正面的大铜门比萨大教堂建于11至12世纪,是整个大教堂建筑群的主建筑比萨斜塔是这座建筑群的钟楼,离大教堂只有远大教堂从空中俯视呈拉丁十字,造型厚重巍峨,颇为壮观也许是命运的安排,这个礼拜天主持做弥撒的,是一位来访的神父他站在神坛上,枯燥地念叨着神的教义没有多久,伽利略就听得乏味了周围的信徒发觉,这个长袜绑腿,身披漂亮外套的年轻人似乎有些心不在焉只见他仰起头,两眼朝半圆形的殿堂四周转悠着伽利略在观察摆动的吊灯微弱的光线透过雕成小圆圈的门窗洞,教堂内高大的空间笼罩着一种庄严神秘的感觉伽利略打量着金碧辉煌的祭坛,古色古香的木雕,以及那些出自名家之手的壁画。

这时,他的目光停在穹顶中央的一只吊灯上这是一只精致的大吊灯,在橄榄状的穹顶上轻轻地摆动着灯坠划出一道漂亮的弧线伽利略被吊灯摆动的节奏吸引住了忽然,他的脑海里闪过一个念头以前他曾经见过许多摆动的物体,但都没有注意到这个惊人的事实伽利略发现,大吊灯随着风吹而摆动,摆动的弧线时长时短,但不管摆幅是多长,吊灯往返的时间好像是一样的当时还没有精确的计时手段,伽利略想起上医学课时学的方法,于是用自己的脉搏来测量时间他把右手指按在左手腕上,两眼盯着吊灯,心中默默数着:“一、二、三……”这是一幅很动人的场面耳畔涌动着教徒们喃喃的祈祷声,众人都虔诚地埋着头,只有年轻的伽利略扬着脑袋,目不转睛地瞅着吊灯出神他反复地测了好多次,在布道结束之前,伽利略的结论已经得出来了:不管吊灯摆动的距离是长是短,它往返所需的时间总是一样的!即便是吊灯摇摆得很缓慢,它在短弧线上来回一次,仍然需要那样长的时间这个发现使伽利略很惊奇因为按照习惯思维,摆幅短所需时间也应该短伽利略不禁陷于了沉思:吊灯往返的时间怎么会与摆幅无关哦?那究竟是什么因素决定摆动时间呀——是摆的重量?体积?还是吊绳的长度呢?从大教堂出来,伽利略兴奋不已他怀着跃跃欲试的心情赶回大学宿舍,找来绳子、挂钩,以及一些重量不同的物体,立即进行试验。

他觉得感觉是不可靠的,只有通过实验才能找到真理伽利略当时并没有意识到,他的这个研究方法竟开了近代实验科学研究的先河伽利略用不同重量的物体作摆锤,然后通过改变绳子的长度,改变摆锤的体积大小,制作了很多种“钟摆”他反复测定这些“钟摆”摆动的时间而自己的脉搏就是他的表他还找来鹅管笔和纸张,仔细地记下实验的结果然后从这些记录中寻找规律渐渐地,摆的运动规律清晰地显现出来首先,伽利略发现摆的周期——即往返一次的时间,与摆锤的重量无关如果绳子的长度一样,只是改变摆锤的重量,摆的周期不变实验还表明了,摆的周期与摆锤的体积、形状也没有关系然后,伽利略使用相同的摆锤,但依次改变绳子的长度,进行实验结果他发现,绳子的长度是个关键因素摆锤的绳子越长,摆的周期也越长;相反,摆锤的绳子越短,摆的周期也越短归根结底,摆动一次所需的时间,仅仅取决于摆绳的长度!这就是著名的摆的周期定律。

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