第18章 不只是落体运动规律
在准备完这些后,陈帆和伽利略便兴致冲冲的,开始了斜面实验。
和之前一样,由伽利略负责操作,陈帆来记录。
伽利略将木板的一端抬起至一定高度,使其倾斜,然后放置妥当。
再将准备好的黄铜球,放在木板刻槽的最高处,松开手使黄铜球沿着刻槽滚落下去。
黄铜球滚落至底部的同时,陈帆将其下滚的时间记录下来。
只是,在仅进行了两次实验后,陈帆便紧急叫停了实验。
伽利略有些疑惑地看着陈帆:“怎么了?”
陈帆皱眉回道:“用脉搏测量时间的方法行不通。”
他也是因为斜面实验的出现,有些过于乐观了,忘记了这个时代,时间测量是一个很困难的问题。
当前时代,人们普遍使用脉搏计时。
可脉搏的跳动节奏因人而异,并不准确。
而且在不少时候,每个人脉搏跳动的频次,也会发生变化。
就像陈帆刚才,因为心绪的变化,脉搏跳动的次数,就明显不同。
这也导致他两次实验记录的时间,有着很大的差别。
伽利略走到陈帆身边,看了一眼纸上记录的时间,顿时皱紧了眉头。
本以为一切就绪,只待实验来验证了,却没想到,他们的设计还是存在缺陷。
眼角余光瞥见简易摆锤模型后,伽利略试着说道:“要不用摆锤来计时?”
没等陈帆说话,伽利略自己就立马否定了这个提议:“不行,摆锤计时也不准确,我们只能计数摆动的次数,每次不适合用来计时……”
“呃……”
其实陈帆想说,这个提议好,顺便引导着对方往钟摆去探索的。
可见对方自己否决了,只好把到了嘴边的话,又咽了回去。
还有,陈帆也想到,现在并不适合在钟摆上再多费时间。
当务之急是完成斜面实验,再推到落体运动上面,好进行那个著名的自由落体实验。
思索了一会,陈帆忽然灵光一现,他想到了一个东西——水钟。
陈帆赶忙放下手中的纸笔,开始在屋里搜索起来。
伽利略有些莫名的看着陈帆:“你在找什么?”
陈帆没有过多解释,直接说道:“您去找一根小管子,和一个秤拿过来。”
伽利略不明所以,但还是去找了根小管子,以及他自己制作的秤。
在称量这块,伽利略足以称之为权威。
所以,他直接拿了自制的秤。
“给你,你要做什么?”
把东西递给陈帆,伽利略好奇地又问了一遍。
“马上您就知道了!”
陈帆仍未解释,接过东西,带着他找到的一个水桶,便走了出去。
等到伽利略看到灌满水的桶,以及桶底安装的小管子后,他瞬间反应了过来。
用水钟来计时,不是没有,只是他受限于固有的思维,一时间没有想到。
将这个类似于古代铜壶滴漏一般的水钟,给搬进屋里后。
陈帆这才解释道:“我们可以用杯子来接水桶滴落的水,然后用秤来称出每次黄铜球滚下时间内,滴落的水的重量,来达到计时的效果。”
伽利略由衷地赞叹了一声:“维维亚尼,你的想法,总是那么令人不可思议!”
陈帆这次可不是暗爽了,而是为自己的才思敏捷而自豪。
毕竟,伽利略没有想到,他想到了。
在一切准备妥当之后,斜面实验正式开始。
别看这台水钟比较简陋,但计时的准确性,却是值得信赖的。
至少比脉搏计时要客观的多。
而且在改变黄铜球下落的高度时,还可以通过杯子中水的重量不同,计算每次的差别。
这些差别,也就代表着不同高度下,黄铜球滚下所用时间的差别。
随后的时间,陈帆和伽利略不断地在重复进行着实验。
一次,两次,直至百次……
斜面实验的内容,也从一块木板,增加到了两块,三块,以及不同的组合。
通过大量的实验数据,两人确认了那一假设。
也就是,物体下落的瞬时速度,与其下落时间成正比。
并且获得了它们的关系式,v=v0+at。
在实验中,物体的初始速度v0都是0。
基于这次实验的结果,再结合伽利略先前的研究成果。
陈帆和伽利略对运动的基本概念,包括重心、速度和加速度等等,都给出了严格的数学表达式。
事实上,这些运动的基本概念,本也就是伽利略通过详尽的研究后,给出了严格的数学表达式。
尤其是加速度概念的提出,在力学史上,是一个里程碑般的存在。
有了加速度的概念,力学中的动力学部分,才能建立在科学基础之上。
在伽利略之前,只有静力学部分,有相应的定量描述。
而在这次的模拟中,因为陈帆的原因,这些概念被提前了。
随着这一假设得到验证,也代表着,他们的实验证实了,落体运动是匀加速运动的设想。
而且,物体落地的快慢,只与时间有关,与物体的重量无关!
伽利略拿着验证的纸张,兴奋地说道:“维维亚尼,我们这次真的证明了亚里士多德的观点,完完全全是错误的!”
陈帆此时也是轻松一笑,他只想感慨不容易啊。
别看这只是初中生就知道的知识,在这个时代,想要验证这些,是真的不容易。
所以,他十分钦佩伽利略,能够有这样天才的想法。
并且能够为了检验一个科学假设的正确性,去设计科学的实验。
而不是像亚里士多德那般,盲目的收集资料,简单的归纳事实。
不过,谁让这是伽利略呢。
没有这般天才的想法,又如何跳过古典物理学,为近代物理学奠基?
想到这些的陈帆,刚想说些什么,忽然愣在了原地。
他想起似乎还忽略了一些东西。
随即,他径直走上前,拿过伽利略手中的纸张,看了起来。
伽利略不解的询问道:“怎么了?有什么不对的地方吗?”
陈帆没有说话,而是认真的看了两遍后,拿起笔开始写了起来。
伽利略凑过来看了一眼,顿时如遭雷击。
再一次露出了,那天在大教堂突然跳起时一模一样的表情。
不多时,陈帆写完,放下了笔,将纸张重新递还给伽利略。
然后轻声说道:“伽利略教授,我们可不仅仅是证明了,亚里士多德关于落体运动的观点是错误的,因为我们所获得的,也不只是落体运动的规律……”