1. Ελεύθερη πτώση
Ελεύθερη πτώση είναι η ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη
κίνηση ενός σώματος όταν το αφήσουμε να πέσει από κάποιο
ύψος και η μόνη δύναμη που ενεργεί σ’ αυτό είναι το βάρος του,
το οποίο θεωρείται σταθερό. Η αντίσταση του αέρα θεωρείται
αμελητέα. Η ελεύθερη πτώση, επακριβώς, πραγματοποιείται
μόνο στο κενό. Η επιτάχυνση του σώματος που πραγματοποιεί
ελεύθερη πτώση ισούται με την ένταση του βαρυτικού πεδίου
και είναι ανεξάρτητη της μάζας του σώματος. Η επιτάχυνση έχει
μέση τιμή g=9,81 m/s σε γεωγραφικό πλάτος 45°. Η επιτάχυνση
αυτή οφείλεται στην έλξη της γης και ονομάζεται επιτάχυνση της
βαρύτητας.
2. Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι τα βαρύτερα σώματα
φθάνουν γρηγορότερα στη γη από τα
ελαφρύτερα. Η ελεύθερη πτώση μελετήθηκε κατά
τον 17ο αιώνα από τον Γαλιλαίο και τον
Καρτέσιο οι οποίοι "κατέρριψαν" την αντίληψη
του Αριστοτέλη. Λένε ότι o Γαλιλαίος άφησε να
πέσουν από τον πύργο της Πίζας ταυτόχρονα
δύο μεταλλικές σφαίρες διαφορετικής μάζας και
παρατήρησε ότι έφθασαν ταυτόχρονα στο
έδαφος. Στην συνέχεια, περί το 1687, ο Νεύτωνας
διατύπωσε γενικούς νόμους για την κίνηση των
σωμάτων οι οποίοι περιέγραφαν κάθε μορφή
κίνησης και η ελεύθερη πτώση έπαψε να
αντιμετωπίζεται σαν ξεχωριστό αντικείμενο
μελέτης.
3.
4. Ο μεγάλος έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης είχε
διατυπώσει θεωρίες για τα περισσότερα από τα
φυσικά φαινόμενα που μπορούσαν να
παρατηρηθούν στην αρχαιότητα. Ειδικότερα ο
Αριστοτέλης δίδασκε ότι η Γη είναι το κέντρο του
Σύμπαντος και ότι τα διάφορα σώματα κινούνται
επειδή πέφτουν προς το κέντρο της. Είναι
αξιοσημείωτο πως ο άνθρωπος που κατέρριψε, με
ένα απλό πείραμα, τη θεωρία της κίνησης του
Αριστοτέλη, ο Ιταλός Γαλιλαίος Γαλιλέι, ήταν ο
ίδιος που με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου απέδειξε
ότι η Γη δεν είναι το κέντρο του Σύμπαντος.
Κόντρα στον Αριστοτέλη
5. Η άποψη ότι τα βαρύτερα σώματα πέφτουν με μεγαλύτερη
ταχύτητα από όση τα ελαφρότερα είναι κάτι που φαίνεται
φυσικό, ακόμη και προφανές, στους περισσότερους από εμάς.
Ο λόγος είναι ότι στην επιφάνεια του πλανήτη μας, όπου
γίνονται τα πειράματα, η έλξη της Γης, που ονομάζουμε βάρος,
αντισταθμίζεται εν μέρει από την αντίσταση του αέρα. Επειδή
τα ελαφρότερα σώματα έχουν κατά κανόνα μεγαλύτερες
διαστάσεις από τα βαρύτερα, η αντίσταση του αέρα για αυτά
είναι μεγαλύτερη και έτσι πέφτουν όντως με μικρότερη
ταχύτητα. Για τον λόγο αυτόν η θεωρία του Αριστοτέλη, που
προέβλεπε ότι η ταχύτητα πτώσης ενός σώματος είναι ανάλογη
του βάρους του, φαινόταν κατ΄ αρχήν σωστή, παρ΄ όλο που
οδηγούσε σε σοβαρές αντιφάσεις. Το πιο απλό παράδειγμα
πειράματος που θα μπορούσε να γίνει για να δείξει ότι η
θεωρία ήταν εσφαλμένη, ήταν να αφήσει κανείς ελεύθερο να
πέσει το ίδιο φύλλου χαρτιού, πρώτα ίσιο και μετά
τσαλακωμένο. Το βάρος και στις δύο περιπτώσεις είναι το ίδιο,
αλλά το τσαλακωμένο χαρτί πέφτει πιο γρήγορα, επειδή έχει
μικρότερη επιφάνεια και, άρα, συναντάει μικρότερη
αντίσταση από τον αέρα.
•
6. Ετσι αποδεικνύεται ότι η θεωρία του Αριστοτέλη σίγουρα δεν
είναι σωστή. Είναι αξιοσημείωτο ότι, παρ΄ όλο που η θεωρία
της κίνησης των σωμάτων που δίδασκε ο Αριστοτέλης ήταν
εσφαλμένη, χρειάστηκε να περάσουν δεκαοκτώ αιώνες για να
καταρριφθεί. Ο λόγος είναι ότι στην αρχαιότητα και στον
Μεσαίωνα οι επιστήμονες πίστευαν στην αυθεντία του
μεγάλου αυτού έλληνα φιλοσόφου και δεν είχαν σκεφθεί
σοβαρά να ελέγξουν τις θεωρίες του με πειράματα. Ο πρώτος
επιστήμονας που δοκίμασε συστηματικά να επαληθεύσει τη
θεωρία κίνησης των σωμάτων του Αριστοτέλη ήταν ο Ιταλός
Γαλιλαίος Γαλιλέι. Στα πειράματά του, που έγιναν κατά τη
διάρκεια της εποχής που ήταν καθηγητής στο Πανεπιστήμιο
της Πάδοβας, ο Γαλιλαίος χρησιμοποίησε ένα κεκλιμένο
επίπεδο στο οποίο άφηνε να κυλήσει μια μικρή μεταλλική
σφαίρα. Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων δείχνουν ότι
το διάστημα που διανύει η σφαίρα είναι ανάλογο του
τετραγώνου του χρόνου που έχει περάσει από τη στιγμή που
αφήνεται να κυλήσει
