Құлағалы тұрған ғимарат

Галилео Галилей (1564-1642)

Пиза қаласындағы мұнара

Тәжірибесі: Қандай да бір биіктікте бос тұрған дененің жерге құлайтыны бәріне белгілі. Жоғары лақтырылған дене кайтадан жерге түседі. Мұның бәрі Жердің тартуы әсерінен болады делінеді. Бұл — жалпылама құбылыс, сол себепті де денелердің тек Жердің тартуы әсерінен еркін түсу заңдарын карастыру ерекше қызықты. Алайда күнделікті бақылау денелердің калыпты жағдайда түрліше құлайтынын көрсетеді. Мәселен, ауыр шар тез құлап түседі, ал жұқа қағаз парағы біртіндеп, күрделі траектория бойымен қалықтап түседі.

Құлайтын денелердің жылдамдығы мен үдеуі, қалыпты жағдайда, денелердің ауырлығына, олардың өлшемдері мен пішіндеріне тәуелді болады. Әрине, денелердің мұндай қозғалысын тек Жердің тартуы әсерінен ғана еркін түсуі деп айтуға болмайды. Тәжірибе нәтижелері бұл айырмашылықтардың қозғалыстағы денеге ауаның әсер етуінен болатынын көрсетеді. Сол себепті, егер біз денелердің еркін түсуін зерттегіміз келсе, онда ауаның әсерінен толық құтылуымыз керек.

Ең алғаш мұндай тұжырымды италияндық ұлы ғалым Галилео Галилей жасаған болатын. Галилей 1583 ж. Пиза қаласындағы биік көлбеу мұнара үстінен диаметрлері бірдей, ауыр және жеңіл шарларды бір мезгілде тастап, олардың мұнара табанына шамамен бір уақытта келіп түсетініне кез жеткізеді. Галилей пішіндері мен өлшемдері әртүрлі денелермен, олардың түрлі орталардағы түсуін бақылай отырып, сан мәрте тәжірибесін қайталады. Міне, осылайша Галилей ауасыз кеңістікте барлық денелер бірдей уақытта түседі деп үйғарды. Галилей ашқан бұл заңның маңызы өте зор болды. Ол заң материяның аса маңызды қасиеттерінің бірін бейнелейді, біздің  Ғалам құрылымының көптеген ерекшеліктерін үғынуға және оны түсіндіруге мүмкіндік береді. Сонымен бірге Галилей идеялары Ньютон механикасының негізі болатын іргетас іспеттес.

Алайда Галилей өз ұйғарымын денелерді ауасыз кеңістікте түсіріп тексере алмады. Өйткені Галилей емір сүрген XVII ғасырда ауа соратын арнайы қүралдар, сорғылар өлі жоқ еді. Оны тек 80 жыл өткеннен соң И.Ньютон жүзеге асырды. Ол жүргізген тәжірибе Галилей гипотезасының дүрыс екенін дәлелдеді. Ньютон жасаған тәжірибенің мәнісі мынада. Ұзындығы 1 метрдей шыны түтікке корғасын кесегі (бытыра), ағаш қабығынан жасалған тығын және күстың қауырсыны салынады. Түтікті тез теңкерген кезде бұл 20 денелер түтіктің түбіне әртүрлі уақытта жетеді: әуелі бытыра, сосын тығын, ең соңында қауырсын түседі. Ал егер түтік ішіндегі ауаны сорып шығаратын болса, онда денелер бір мезгілде түседі. Осындай ортаның кедергісі болмаган кездегі денелердің тусуі - еркін тусу деп аталады.

Еркін түсу үдеуі g әрпімен белгіленеді. Еркін түсу үдеуінің векторы g әрдайым төмен карай бағытталады. Еркін түсу кезінде барлык денелер жер бетіне жақындаған сайын теңүдемелі қозғалады. Демек, денелердің еркін түсуі теңүдемелі қозғалыстың тамаша мысалы бола алады. Мысалы, егер күлап келе жатқан шарды әрбір тең уақыт аралығы өткен сайын арнайы құрал аркылы суретке түсіріп алып отырса, онда шардың көршілес орындарының арақашықтықтары бойынша қозғалыстың шын мәнінде теңүдемелі екенін анықтауға мүмкіндік туады. Осы аралықтарды өлшей отырып, еркін түсу үдеуінің сандық мәнін де есептеп шығаруға болады. Неғұрлым дәл есептеулер еркін түсу үдеуінің сандық мәні Жер шарының әртүрлі нүктесінде аздап өзгеше болатынын кәрсетеді. Мысалы, жергілікті жердегі ендікке байланысты ол былай өзгереді: 0° —9,78049м/с²; 60° —9,81924 м/с²; 90 — 9,83221 м/с². Демек, еркін түсу үдеуі полюстерде үлкен болып, ал экваторға жақындаған сайын азаятыны байқалады.

Галилео ең басты денелердің құлау кезінде ауа кедергі болатынын білген. Егерде ауа болмаса онда барлық денелер массасына қарамай бірдей жылдамдықпен құлаушы еді деген. Галилео экспериментін  1971 жылы астронавт Дейв Скотт қайталады.Ол қолына балға мен қауырсынды алып белгілі бір уақытта жібергенде екеуі бір мезгілде түсті. Бұл ғалымның идеясын дәлелдеді.

Өмірі: Болашақ ғалым 1564 жылы 15 ақпанда Италияның Пиза қаласында дүниеге келген. Жас Галилейдің дүниетанымына әсер еткен геометрия мен алгебралық формулалары болды. Үш жыл бойы жас жігіт университетте оқыған кезде ежелгі грек ойшылдары мен ғалымдарының жұмысын мұқият зерттеп оқыды.  Коперниктің гелиоцентриалық теориясымен танысты. 1609 жылы ойлап тапқан телескоптың арқасында дөңес линзалар мен ашық  көзілдірікті қолданып, Галилео аспан денелерін бақылауды бастады. Жаңа аспаптың көмегімен Галилео егжей-тегжейлі зерттеген алғашқы дене Ай болды. Табиғаттағы физикалық процестің негізі Галилеоның механикалық қозғалысқа негізделген. Ғалым ғаламды қарапайым себептерден тұратын күрделі механизм ретінде қарастырды. Сондықтан механика Галилео ғылыми жұмыстарының іргетасы болды. Ғалым тікелей механика саласындағы көптеген жаңалықтарды жасады, сондай-ақ физикадағы болашақ жаңалықтардың бағыттарын анықтады.

Ғалым алғашқы  заттың құлау заңын бекітті және оны эмпирикалық түрде растады. Сонымен қатар көлденең бетке бұрышта қозғалатын дененің ұшуының физикалық формуласын тапты. Жоғалған объектінің параболикалық қозғалысы артиллериялық кестелерді есептеу үшін маңызды болды. Галилео Галилей инерция заңын ашты. Ол механиканың негізгі аксиомасы болды. Тағы бір жаңалық классикалық механиканың салыстырмалық принципін негіздеуі. Сондай-ақ, маятниктін тербелу формуласын есептеп шықты. 

Галилей дүрбіге қатты қызыққан. 1609 жылы ең алғаш рет дүрбі пайда болған. Ең алғаш ғылыми мақсатта дүрбімен аспанға қараған – осы Галилей. Аспанды дүрбімен бақылаған алғашқы айында Айда таулардың барын, Юпитердің төрт серігі барын, Құс жолы мыңдаған жұлдыздан тұратынын анықтаған. Оның астрологиялық зерттеулері сол дәуірдің басты жаңалығы болатын. Жер – әлемнің ортасы емес, оның аспан денесі екенін, Жер секілді басқа да шар тәрізді аспан денелері барын анықтаған. Кейін Күн бетінен бір дақты байқаған. Бұл дененің уақыт өте келе айналатынын, орақ тәрізді, кейде жарты ай секілді, кейде шар тәрізді болатынын айтқан. Осы деректерден Шолпан планетасының фазасын жасаған. Сөйтіп, ғаламшарлар Күнді айнала қозғалатынын айтқан. Бұл айғақтардың бәрі кезіндегі Николай Коперниктің еңбегін растайтын болды. Галилей он жыл бойы Коперник әлемнің геоцентрлік жүйесі туралы еңбектерін зерттеген. Нәтижесінде "Әлемнің екі негізгі жүйесі туралы диалог» атты еңбек жазды. Еңбек 1632 жылы жарық көрген. Бұл еңбекті шіркеу сынға алды. Галилейді Римге шақыртып, Коперниктің ізін жалғастырып, дінге қарсы мәлімет таратады деген айыппен сот залында айып тағылады. 1633 жылы 22 маусымда Джордано Бруно өлім жазасына кесілген шіркеуде 70 жастағы қарт Галилей тізерлеп, жаза алдындағы соңғы сөзін оқиды. Сот оның ешкіммен сөйлесуіне рұқсат бермей, Арчетри ауылындағы үйіне үйқамаққа алады. Бірақ мойнына жаза артылса да, ол өз ойынан танбаған. Оның сот залында айтқан соңғы сөзі Галилео Галилейді аңызға айналдырғандай. «Ол бәрібір айналып тұрады» деген екен.74 жасында жанарынан айрылады. Үйқамаққа алынған үйінде 79 жасына қараған шағында, 1642 жылы дүниеден өтеді.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. https://oilay.kz/

2. https://bilim-all.kz/

3. https://massaget.kz/

4. https://kk.wikipedia.org/

5. https://communalnews.com/