В начале XVII века понимание физических законов было еще довольно хаотичным и не достигло значительного прогресса со времен Аристотеля и Архимеда. Создание классической механики можно поставить в заслугу Галилео Галилею (1564-1642), пионеру в области экспериментального естествознания.
Говорят, что, будучи профессором математики в Пизанском университете, Галилео проводил публичные эксперименты, сбрасывая предметы с вершины наклонившейся Пизанской башни. Благодаря этим экспериментам он опроверг мнение Аристотеля о том, что скорость падения предмета напрямую зависит от его веса.
Галилей использовал два предмета одинаковой формы и размера, например, чугунный шар и деревянный шар, чтобы продемонстрировать, что предметы падают с одинаковым ускорением (без учета сопротивления воздуха). Позже, учась в Падуанском университете, Галилей изучал падение предметов, их движение по наклонным плоскостям и под разными углами, а также занимался гидростатикой, теорией простых машин и сопротивлением материалов.
Каков был вклад Галилея в механику?
Он открыл закон инерции и создал принцип относительности движения, который впоследствии был расширен А. Эйнштейном. Галилей первым дал точное определение равномерного движения, а также открыл законы изменения скорости и пути для этого типа движения.
Он доказал, что свободно падающее тело движется по параболической траектории, и разработал метод расчета траектории для любого угла и начальной скорости. Он продемонстрировал, что наибольшее расстояние достигается, когда тело брошено под углом 45 градусов.
Природа маятников
Галилей также показал, что период колебаний маятника зависит только от длины подвеса, а не от амплитуды колебаний, если масса подвеса намного меньше массы маятника. Это объясняется тем, что движение маятника можно разложить на ряд падений и подъемов по дуге окружности, а скорость падения не зависит от массы маятника. Поэтому маятники одинаковой длины должны иметь одинаковый период колебаний независимо от массы гирь.
Галилей продемонстрировал равенство периодов колебаний двух маятников одинаковой длины и формы, но разного веса, опровергнув мнение Аристотеля о том, что более тяжелые предметы падают быстрее.
Вклад Галилея в науку заключался в создании экспериментального метода изучения природы, включающего современные инструменты и методы, такие как приборы, моделирование и повторение экспериментов.
Он сыграл решающую роль в научной революции XVII века, которая заложила основу для развития физики как дисциплины. Галилей считал, что математика необходима для создания теоретических моделей, позволяющих осмыслить результаты экспериментов.
Он писал:
«книга природы написана на языке математики», «Тот, кто хочет решать вопросы естественных наук без помощи математики, ставит неразрешимую задачу. Следует измерять то, что измеримо, и делать измеримым то, что таковым не является».