نظرية جاليليو : هل هي صحيحة عن طريق تجربة السقوط ؟

نظرية جاليليو للسقوط الحر هي واحدة من أدق النظريات وأقدمها عن سقوط الأجسام في الأوساط المختلفة تحت تأثير الجاذبية الأرضية، في هذه السطور نتعرف على طريقة إجراء تجربة السقوط الحر من أجل تأكيد صحة نظرية جاليليو للسقوط الحر للأجسام في نطاق الجاذبية الأرضية.

نظرية جاليليو : طريقة اختبار صحتها

نبذة مختصرة عن واضع نظرية جاليليو

قد ولد هذا الرجل في إيطاليا في عام 1554م في مدينة تسمى بيزا، وهذا الرجل من أشهر علماء الفلك والفيزياء، ولقد كانت دراسته في جامعة بادووا، واشتهر جاليليو بالكثير من العلوم منها علم الحركة وعلم الديناميكا إضافةً إلى علم الفلك، وعن أشهر تلاميذه فهم فينتشانسو فيفاني وماريو جويدوتشي، ولقد أتته المنيّة عن عمر يناهز السابعة والسبعون في مدينه تسمى أرشيتري، ولقد درس جاليليو الطّب تبعاً لرغبة والده غير أنّه كان مولع بالاكتشافات العلمية ووضع النظريات ولقد كانت أولى ملاحظاته حدوث تأرجح للأقواس مع حركة الهواء وعندما عاد جاليليو إلى المنزل قد قام على الفور بنصب بندولين وحركهما مسافات مختلفة قصيرة وطويلة ولقد اعتمد على ضربات القلب، ولقد لاحظ من هذه التجربة أنّ البندولين يأخذان نفس الوقت في الحركة لنفس المسافة.

نظرية جاليليو قد اعتمدت على السقوط الحر عندما قام بها والمقصود بالسقوط الحر

وقوع الجسم تحت تأثير قوة الجاذبية الأرضية في اتّجاه الأرض، ولقد لاحظ العالم أثناء عمله أنّ سرعة الجسم عندما يسقط في الهواء تكون ثابتة ولكن هذه السرعة تزداد تدريجياً من دون اعتماد على الكتلة، بينما قام العالم نيوتن بتفسير السقوط الحر على أنّه معتمد على الاحتكاك الناتج عن الهوء، ولقد تمّ إجراء تجربة فريدة من نوعها على سطح القمر حيث لا يوجد غلاف جوي كما هو معروف ولقد قام رائد الفضاء بإلقاء ريشة ومطرقة من ارتفاع موحد للجسمين، فوجد أنّ كلا الجسمين قد وصلا إلى سطح القمر في نفس الوقت بل لقد وصلاً في نفس اللحظة، لذا فلقد تمّ الوصول إلى أنّ مقدار الجاذبية الأرضية أو مقدار التسارع الحر للأجسام تعادل 9.81 متر لكل ثانية مربعة. ولقد عرّف البعض السقوط الحر على أنّه الحركة التي تحدث للأجسام تحت تأثير قوة الجاذبية الأرضية فقط.

نظرية جاليليو تنصّ على عدم وجود علاقة بين سرعة الجسم وبين كتلته على عكس ما أكّده أرسطو من وجود علاقة قوية بين سرعة الجسم وبين كتلته، وفي بداية الأمر قد قام جاليلو بوضع نظرية مبدأيه تنص على أنّ سرعة جسمين تعتمد على نوع المادة وليس الكتلة، وهذا الأمر بالطبع ينافي تماماً ما قال به أرسطو، ولقد اعتمد جاليليو في نظريته على أنّ كلاً من الريشة والحجر سرعتهما تختلف نظراً لاختلاف نوع المادة التي في تكوينهما وليس كتلتهما.

السبب وراء نظرية جاليليو

عندما نلقي حجراً وريشاً في الفراغ من على ارتفاع موحد لكلاً منهما فإنّنا نجد أن الريشة لم تصل إلى الأرض في نفس الوقت الذي قد وصل فيه الحجر. السبب وراء هذا وجود علاقة بين المقاومة الناتجة عن الهواء وبين السرعة فكلما كانت السرعة كبيرة كلما كانت المقاومة هي الأخرى كبيرة، وفي الفراغ فإنّنا نجد أن الريشة والجسم الثقيل قد وصلا إلى الأرض في نفس الوقت بالرغم من اختلاف الكتلة، ولقد قام جاليليو بتحضير أنبوبة مفرغة من الهواء ثمّ أحكم إغلاقها بعدما وضع في داخلها جنيه ذهب مع ريشة، ثمّ قام بعد ذالك على قلب الأنبوبة فوجد أنّ كلاً من الريشة والجنية يصلان إلى قاعة الأنبوبة في نفس الوقت بالرغم من اختلاف الكتلة لذا فإنّه لا توجد علاقة بين الكتلة وقوة الجاذبية الأرضية.

تفسير تجربة جاليليو

عندما نقوم بإلقاء جسمين ذات كتلة مختلفة في الهواء فإنّ الهواء يقاوم الجسم والمقاومة تعتمد عندئذ على الكتلة وكلما كانت المقاومة كبيرة فإنّ السرعة تكون كبيرة، وممّا سبق نجد أنّ سرعة الجسم تتناسب طردياً مع الكتلة ومع زيادة الكتلة فإنّ السرعة تزداد كما أنّ المقاومة هي الأخرى تكون كبيرة.