Сегодня мы поговорим о свободном падении тел и прямолинейном равноускоренном движении. Математическую схему такого движения разработал ещё в XIV веке выдающийся французский учёный Николай Орем. Но только через 250 лет великий Галилео Галилей применил эту схему для описания реальных движений. Галилей соединил натурный эксперимент, мысленный эксперимент с идеальными объектами и математическое описание природных процессов, и в результате этого синтеза впервые появилась привычная нам наука Нового времени.

Свободным падением тел люди интересовались ещё в древности, и общепринятым было мнение, высказанное Аристотелем: чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает на землю. Если одно тело в два раза тяжелее другого, оно и упадёт в два раза быстрее. Странно, что Аристотель не проверил это на опыте. А Галилей сделал такую проверку, по преданию он бросал с Пизанской башни тяжёлое ядро и небольшую пулю, и они падали на землю практически одновременно. Сейчас это легко увидеть с помощью скоростной съёмки при падении тел даже с небольшой высоты.

Так Галилей показал, что опыт опровергает теорию Аристотеля, но не остановился на этом и придумал замечательный мысленный эксперимент. Представьте себе три совершенно одинаковых тела, ясно, что с одной и той же высоты они упадут на землю одновременно. А теперь соединим два из них невесомой перемычкой, так что получилось тело двойной массы. И опять очевидно, что такая перемычка не изменит времени падения, и тела единичной и двойной массы упадут на землю одновременно.

Однако реальные тела падают всё-таки не одновременно — лёгкое пёрышко сильно отстаёт от тяжёлого ядра, и Галилей объяснил это сопротивлением воздуха, преодолевать которое лёгким телам труднее, чем тяжёлым. А мысленный эксперимент производится с идеальными, воображаемыми объектами, которые такого сопротивления не испытывают, тем самым изучаемый процесс свободного падения мысленно изолируется от внешних воздействий. Дальше эта идеальная схема воплощается в эксперименте, и в трубке Ньютона, из которой откачан воздух, лёгкое пёрышко действительно не отстаёт от тяжёлой пули. С тех пор физики занимаются тем, что строят экспериментальные установки и создают новую искусственную реальность, в которой выполняются предпосылки их теорий.

И вот Галилей установил, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают на землю одинаково, но каков закон этого падения? С помощью скоростной съёмки легко установить, что расстояния, проходимые падающим телом за последовательные равные промежутки времени, относятся как последовательные нечётные числа: 1, 3, 5, 7 и так далее. Как говорил Галилей, книга природы написана языком математики! Сам он установил этот закон в опытах по скатыванию шаров по наклонному желобу, ведь в его время секундомеров ещё не было, и ему нужно было как можно сильнее замедлить изучаемое движение. И именно такой закон даёт математическая схема Орема.

А все остальные подробности описания равноускоренного движения, измерения ускорения свободного падения и замечательного способа решения задач с помощью теоремы о средней скорости, открытой Николаем Оремом, вы узнаете из нашего нового ролика «Равноускоренное движение»! Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!