آزمایش گالیله

هدف

بررسی و انجام آزمایش افتادن اجسام توسط گالیله : جسمی که بالا پرتاب می شود، حتما به زمین بر می گردد. بعد از انجام این آزمایش دانش آموزان قادر خواهند بود به پرسش زیر پاسخ دهند"آیا اجسام بزرگتر سریع تر از اجسام کوچک تر در شرایط یکسان سقوط می کنند؟"

اطلاعات مورد نیاز

گالیله در سال 1564 میلادی دیده به جهان گشود، او یک فیزیکدان، منجم، فیلسوف و ریاضی دان ایتالیایی بود. او درسال 1589 دستگاهی ساخت که ثابت می کرد که وقتی که دو جسم با اندازه و وزن های مختلف  ازیک ارتفاع رها می شوند، زمان رسیدن هر دو جسم به زمین یکسان است. این گفته با آنچه که انسان ها باور داشته اند و در آن زمان  درس گرفته بودند، مغایرت داشت.  ارسطو کسی بود که این نظریه را ارائه داده بود که اجسامی با وزن بیشترسریع تر از اجسام سبک تر به زمین می رسند. گالیله برای اثبات حرف خود یک توپ 453 گرمی و یک توپ 4530 گرمی را از بالای برج لینیگ پیزا رها کرد. جمعیت کثیری از انسان ها وجود داشتند که آزمایش گالیله و در نتیجه رسیدن همزمان این دو جسم در یک زمان را به چشم خود دیدند و شهادت دادند. با این آزمایش نظریه قبلی ارسطو مبنی رد شد.

مواد موردنیاز

-    دو عدد گوی که اندازه یکسان دارند ولی وزن آن ها با هم متفاوت است. (بهتر است از گوی های استیل استفاده کنید و ترجیحا از گوی های پلاستیکی برای انجام این آزمایش استفاده نشود. )

-    یک نردبان (یا یک منطقه مرتفع که بتوانید بی خطر دو گوی را از بلندی رها کنید.)

-    یک دفترچه یادداشت برای یادداشت کردن مشاهدات خود

-    یک دوربین فیلم برداری برای ثبت مراحل انجام آزمایش(این مورد انتخابی است اما به شدت پیشنهاد می شود.)

-          سه پایه دوربین (انتخابی)

زمان مورد نیاز برای انجام آزمایش

حدود 10 دقیقه برای سر هم کردن

مراحل انجام کار

1-     اگر از دوربین فیلمبرداری استفاده می کنید؛ در ابتدای آزمایش آن را روی سه پایه قرار دهیدو سپس روی زمین محکمی قرار دهید. محل دوربین را طوری انتخاب کنید که بتوانید از مراحل انجام آزمایش فیلمبرداری کنید (از جایی که گوی ها را رها می کنید تا وقتی که گوی ها به زمین برخورد می کنند.)

2-     از نردبان بالا روید و خود را آماده کنید تا گوی ها را به طور هم زمان رها کنید. بهتر است یک نفر نردبان را نگه دارد تا شما در حال انجام آزمایش، تعادل داشته باشید.

3-      ابتدا تعادل خود را روی نردبان حفظ کنید، دست های خود را با فاصله و در یک ارتفاع از زمین قرار دهید و گوی ها را در دستان خود نگه دارید.

4-     تا شماره 3 بشمارید و گوی ها را به صورت همزمان رها کنید.

5-     بعد از رسیدن گوی ها به زمین، اطلاعات و نتایج به دست آمده را روی کاغذ پیاده کنید.

6-      برای دقت بیشتر در نتایج؛ فیلم را مشاهده کنید.

7-     این آزمایش را چندین بار انجام دهید؛ بهتر است حداقل 10 بار این آزمایش را انجام دهید و زمان رسیدن گوی ها را به دقت مشاهده و بررسی کنید. پیشنهاد می شود آزمایش ها را به صورت جداگانه ضبط کنید.

تذکر

برای جلوگیری از صدمه دیدن افراد دیگر، مطمئن شوید که هنگام رها کردن گوی ها از ارتفاع، شخصی در حال عبور نباشد، مخصوصا زمانی که می خواهید گوی سنگین را رها کنید. هم چنین بهتر است حتما یک نفر بر اینکه داشتن نردبان و خفظ تعادل شما وجود داشته باشد.

مشاهدات

وقتی که شما گوی ها را رها می کنید، کدام گوی زودتر به زمین می رسد....گوی سنگین یا گوی سبک؟ اگر یکی از گوی ها زودتر به زمین برخورد کرده، این اتفاق چند بار روی داده است؟ آزمایش گالیله وقتی درست جواب می دهد که رها شدن اجسام در شرایط یکسان اتفاق افتد؟ در هر آزمایشی، تعداد زیادی خطای انسانی وجود دارد که ممکن است نتیجه آزمایش را تغییر دهید. سعی کنید چندین بار این آزمایش را تکرار کنید تا خطای انسانی به کمترین مقدار خود برسد.(ساده ترین نوع خطا؛ این است که گوی ها همزمان رها نشوند. ) ضبط کردن وقایع و این آزمایش برای مشاهده این قضیه می تواند به شما کمک زیادی بکند.

نتیجه گیری

هر دو گوی که وزن های متفاوتی دارند، به طور هم زمان به زمین برخورد می کنند و این دقیقا همان نظریه و آزمایش گالیله است. وقتی جسمی را رها از ارتفاع معینی رها می کنید، زمان رسیدن به سطح زمین به وزن جسم بستگی ندارد.

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان - تهیه: نسیم گنجی منش