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钟摆中发现的规律

科普小知识2021-08-07 03:45:10
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伽利略回到宿舍,心里久久不能平静,那盏晃来晃去的吊灯仍在他心里晃来晃去。为了进一步证实这个结论,他翻了个身,下了床,找到一根绳子,挂了一个重物让它摆动。结果,他发现每次挥杆的时间都是一样的。他不断调整绳子的长度,发现随着绳子长度的变化,重量的摆动频率也发生了变化。也就是说,一次摆动所需的时间与悬挂物体的重量无关,而是与绳子的长度有关。

伽利略出生在一个相对富裕的家庭,从小就喜欢数学,但他的父亲强迫他在比萨大学学习医学。

伽利略是一名新生,是一名虔诚的天主教徒。1582年秋天的一个早晨,在阳光明媚的金秋时节,伽利略和他的宗教同学早早来到比萨大教堂做礼拜。他跟着人群走进教堂。

当伽利略来到宽敞的教堂时,教堂的大厅一片黑暗,礼拜还没有开始。于是他坐下来,开始默默地祈祷。突然,他觉得自己的眼睛渐渐变亮了,他下意识地抬起了头。挂在大厅*的一盏铜吊灯引起了他的注意,结果却看到铜吊灯被门外吹来的一阵秋风吹得左右摇摆。他被眼前的景象所吸引,忘记了自己的祈祷。他从吊灯的摆动中发现了一个现象:不管吊灯的摆动是大是小,时间都是一样的。

他静静地看着...

门外又刮了一阵风,吊灯剧烈地摆动起来。

伽利略突然想起老师在课堂上说的“人的脉搏跳动的次数是稳定而均匀的”,于是他赶紧根据自己的脉搏默默地数着,一、二、三...有20个。随着吊灯的摆动越来越小,他按住脉搏检查,每次摆动的时间仍然是20次。因此,他得出结论,吊灯左右摆动所需的时间是相等的。

伽利略回到宿舍,心里久久不能平静,那盏晃来晃去的吊灯仍在他心里晃来晃去。为了进一步证实这个结论,他翻了个身,下了床,找到一根绳子,挂了一个重物让它摆动。结果,他发现每次挥杆的时间都是一样的。他不断调整绳子的长度,发现随着绳子长度的变化,重量的摆动频率也发生了变化。也就是说,一次摆动所需的时间与悬挂物体的重量无关,而是与绳子的长度有关。

这样,擅长观察和勤奋思考的伽利略从一个非常普遍的现象中获得了灵感。经过反复实验,他终于建立了“单摆等时定律”,即单摆的摆动周期与摆球的质量无关。

[知识链接]

单摆的等时定律方程;

t=2g/l

[愿景扩展]

1582年,伽利略注意到比萨教堂的灯在摆动。然后,他用一个用金属丝悬挂的铜球做了一个模拟(单摆)实验,以确认微小振荡的等时性和钟摆长度对周期的影响,从而创建了一个脉冲计来测量短时间间隔。1585年,伽利略因贫困而辍学,成为了一名家庭教师,但他仍然努力自学。1586年,他发明了浮力天平,并写了论文《小天平》。