Hogyan esnek a testek normál körülmények között. A szabadesés törvényeinek felfedezése

A szabadesés az egyik legérdekesebb fizikai jelenség, amely ősidők óta felkeltette a tudósok és filozófusok figyelmét. Ráadásul ez az egyik olyan folyamat, amellyel minden iskolás kísérletezhet.

Arisztotelész "filozófiai tévedése"

A ma szabadesésként ismert jelenség tudományos alátámasztására először az ókori filozófusok vállalkoztak. Kísérleteket és kísérleteket természetesen nem végeztek, hanem saját filozófiai rendszerük felől igyekeztek jellemezni azt. Arisztotelész különösen azzal érvelt, hogy a nehezebb testek nagyobb sebességgel esnek a földre, ezt nem a fizikai törvényekkel magyarázva, hanem csak azzal, hogy az Univerzumban minden objektum rendre és szervezettségre vágyik. Érdekes, hogy semmilyen kísérleti bizonyíték nem született, és ezt a kijelentést axiómaként fogták fel.

Galilei hozzájárulása a szabadesés tanulmányozásához és elméleti igazolásához

A középkori filozófusok megkérdőjelezték Arisztotelész elméleti álláspontját. Anélkül, hogy ezt a gyakorlatban tudták volna bizonyítani, mégis biztosak voltak abban, hogy a testek talaj felé való mozgásának sebessége, a külső hatások figyelembevétele nélkül, változatlan marad. A nagy olasz tudós, G. Galileo ezekből az álláspontokból tartotta a szabadesést. Számos kísérlet elvégzése után arra a következtetésre jutott, hogy például a réz- és aranygolyók mozgási sebessége a talaj felé azonos. Az egyetlen dolog, ami megakadályozza ennek vizuális telepítését, a légellenállás jelenléte. De még ebben az esetben is, ha kellően nagy tömegű testeket veszünk, körülbelül ugyanabban az időben landolnak bolygónk felszínén.

A szabadesés alapelvei

Galilei kísérleteiből két fontos következtetést vont le. Először is, abszolút minden test esési sebessége, függetlenül a tömegétől és az anyagtól, amelyből készült, azonos. Másodszor, a gyorsulás, amellyel egy adott objektum mozog, állandó marad, vagyis a sebesség azonos időtartamok alatt ugyanannyival növekszik. Ezt a jelenséget később szabadesésnek nevezték.

Modern számítások

Azonban még maga Galilei is megértette kísérleteinek viszonylagos korlátait. Hiszen akármilyen testeket is vett el, nem tudta biztosítani, hogy azok egyszerre érjék a földfelszínt: akkoriban lehetetlen volt harcolni a légellenállással. Csak a speciális berendezések megjelenésével, amelyek segítségével a levegőt teljesen kiszivattyúzták a csövekből, sikerült kísérletileg igazolni, hogy valóban megtörténik a szabadesés. Mennyiségileg körülbelül 9,8 m/s^2-nek bizonyult, de később a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy ez az érték, bár rendkívül enyhén változik, az objektum talaj feletti magasságától, valamint a földrajzi feltételektől függően .

A szabadesés fogalma és jelentése a modern tudományban

Jelenleg minden tudós azon a véleményen van, hogy a szabadesés olyan fizikai jelenség, amely egy levegőtlen térben elhelyezett test egyenletesen gyorsított mozgásából áll a Föld felszíne felé. Ebben az esetben egyáltalán nem mindegy, hogy adott-e valamilyen külső gyorsulás ennek a testnek vagy sem.

Az univerzalizmus és az állandóság ennek a fizikai jelenségnek a legfontosabb jellemzői

A jelenség egyetemessége abban rejlik, hogy az ember vagy a madártoll szabadesésének sebessége vákuumban abszolút azonos, vagyis ha egyszerre indulnak el, akkor a föld felszínét is elérik. ugyanabban az időben.

A szabadesés a testek mozgása csak a Föld gravitációjának hatására (a gravitáció hatására)

Földi körülmények között a testek esését feltételesen szabadnak tekintjük, mert Amikor egy test a levegőbe esik, mindig van egy légellenállási erő.

Ideális szabadesés csak vákuumban lehetséges, ahol nincs légellenállás, és tömegtől, sűrűségtől és alaktól függetlenül minden test egyformán gyorsan esik, vagyis minden pillanatban a testek pillanatnyi sebessége és gyorsulása azonos.

Megfigyelheti a testek ideális szabadesését egy Newton-csőben, ha pumpával kiszivattyúzza belőle a levegőt.

A további okoskodásnál és a feladatok megoldásánál figyelmen kívül hagyjuk a levegővel való súrlódási erőt, és ideálisan szabadnak tekintjük a testek földi körülmények között történő zuhanását.

A GRAVITÁCIÓ GYORSÍTÁSA

A szabadesés során a Föld felszínéhez közeli összes test tömegétől függetlenül ugyanazt a gyorsulást éri el, ezt nevezzük gravitációs gyorsulásnak.
A gravitációs gyorsulás szimbóluma a g.

A gravitáció gyorsulása a Földön körülbelül egyenlő:
g = 9,81 m/s2.

A szabadesés gyorsulása mindig a Föld közepe felé irányul.

A Föld felszíne közelében a gravitációs erő nagyságát állandónak tekintjük, ezért egy test szabadesése a test mozgása állandó erő hatására. Ezért a szabadesés egyenletesen gyorsított mozgás.

A gravitációs vektor és az általa létrehozott gravitációs gyorsulás mindig egyformán irányul.

Az egyenletesen gyorsított mozgás minden képlete alkalmazható szabadon eső testekre.

A sebesség nagysága egy test szabadesése során bármikor:

testmozgás:

Ebben az esetben a gyorsítás helyett A, a gravitáció gyorsulása bekerül az egyenletesen gyorsított mozgás képleteibe g=9,8 m/s2.

Ideális zuhanás körülményei között az azonos magasságból zuhanó testek elérik a Föld felszínét, azonos sebességgel és ugyanannyi időt töltenek zuhanással.

Ideális szabadesés esetén a test olyan sebességgel tér vissza a Földre, amelynek nagysága megegyezik a kezdeti sebesség nagyságával.

A test esési ideje megegyezik azzal az idővel, amennyivel felfelé mozog a dobás pillanatától a repülés legmagasabb pontján történő teljes megállásig.

Csak a Föld sarkainál esnek a testek szigorúan függőlegesen. A bolygó összes többi pontján a szabadon eső test pályája a forgó rendszerekben fellépő Cariolis-erő hatására kelet felé tér el (azaz a Föld tengelye körüli forgásának befolyása van hatással).

TUDOD

MI A TESTEK ESÜLÉSE VALÓS KÖRÜLMÉNYEKBEN?

Ha függőlegesen felfelé lő egy fegyvert, akkor, figyelembe véve a levegővel való súrlódási erőt, a bármely magasságból szabadon eső golyó legfeljebb 40 m/s sebességet ér el a talajon.

Valós körülmények között a levegővel szembeni súrlódási erő jelenléte miatt a test mechanikai energiája részben hőenergiává alakul. Ennek eredményeként a test emelkedési magassága kisebbnek bizonyul, mint amilyen lehet levegőtlen térben történő mozgáskor, és a pálya bármely pontján süllyedéskor a sebesség kisebbnek bizonyul, mint az emelkedés sebessége.

Súrlódás esetén a leeső testek gyorsulása csak a mozgás kezdeti pillanatában egyenlő g-vel. A sebesség növekedésével a gyorsulás csökken, és a test mozgása egyenletes lesz.

CSINÁLD MAGAD

Hogyan viselkednek a zuhanó testek valós körülmények között?

Vegyünk egy kis lemezt műanyagból, vastag kartonból vagy rétegelt lemezből. Vágjon ki egy azonos átmérőjű korongot normál papírból. Emelje fel őket különböző kezekben tartva azonos magasságba, és egyszerre engedje el őket. A nehéz lemez gyorsabban esik le, mint a könnyű. Leeséskor minden korongra egyszerre hat két erő: a gravitációs erő és a légellenállási erő. Az esés kezdetén nagyobb tömegű testnél nagyobb lesz az eredő gravitációs erő és a légellenállás ereje, és nagyobb lesz a nehezebb test gyorsulása. A test sebességének növekedésével a légellenállás ereje növekszik, és fokozatosan egyenlővé válik a gravitációs erővel, és a zuhanó testek egyenletesen, de eltérő sebességgel kezdenek mozogni (a nehezebb testnek nagyobb a sebessége).
A zuhanó korong mozgásához hasonlóan egy ejtőernyős lezuhanását tekinthetjük, amikor nagy magasságból ugrik le egy repülőgépről.

Helyezzen egy könnyű papírkorongot egy nehezebb műanyag vagy rétegelt lemez korongjára, emelje magasra, és egyszerre engedje el. Ebben az esetben egyszerre esnek le. Itt a légellenállás csak a nehéz alsó korongra hat, és a gravitáció egyenlő gyorsulást kölcsönöz a testeknek, függetlenül azok tömegétől.

Majdnem VICC

Lenormand párizsi fizikus, aki a 18. században élt, közönséges esőernyőket vett, rögzítette a küllők végét, és leugrott a ház tetejéről. Aztán sikerén felbuzdulva egy különleges, fonott ülésű esernyőt készített, és lerohant a montpellier-i toronyból. Lent lelkes nézők vették körül. Mi a neve az esernyődnek? Ejtőernyő! - válaszolta Lenormand (ennek a szónak a francia nyelvű szó szerinti fordítása „a bukás ellen”).

ÉRDEKES

Ha átfúrod a Földet, és odadobsz egy követ, mi lesz a kővel?
A kő lezuhan, maximális sebességet vesz fel az út közepén, majd tehetetlenséggel repül és eléri a Föld ellenkező oldalát, és a végsebessége megegyezik a kezdeti sebességgel. A szabadesés gyorsulása a Földön belül arányos a Föld középpontjának távolságával. A kő úgy fog mozogni, mint egy súly a rugón, Hooke törvénye szerint. Ha a kő kezdeti sebessége nulla, akkor a kő lengési periódusa az aknában megegyezik a műhold forgási periódusával a Föld felszíne közelében, függetlenül attól, hogy az egyenes aknát hogyan ásják: a középponton keresztül a Föld vagy bármely akkord mentén.

Az ókori Görögországban a mechanikus mozgásokat természetes és kényszerített mozgásokra osztották. Egy testnek a Földre esését természetes mozgásnak tekintették, a test valamilyen eredendő vágyát „a helyére”,

A legnagyobb ókori görög filozófus, Arisztotelész (Kr. e. 384-322) elképzelése szerint minél nagyobb a tömege, annál gyorsabban esik egy test a Földre. Ez az ötlet primitív élettapasztalat eredménye volt: megfigyelések szerint például az alma és az almafa levelei eltérő sebességgel hullanak. A gyorsulás fogalma hiányzott az ókori görög fizikából.

Galilei 1564-ben született Pisában. Apja tehetséges zenész és jó tanár volt. Galilei 11 éves koráig iskolába járt, majd az akkori szokásoknak megfelelően kolostorban nevelődött és tanult. Itt ismerkedett meg latin és görög írók műveivel.

Súlyos szembetegség ürügyén apjának sikerült kimentenie Galileit a kolostor falai közül, és jó otthoni oktatásban részesítette, bevezetve a zenészek, írók és művészek társaságába.

17 évesen Galileo belépett a Pisai Egyetemre, ahol orvostudományt tanult. Itt ismerkedett meg először az ókori Görögország fizikájával, elsősorban Arisztotelész, Euklidész és Arkhimédész munkáival. Arkhimédész munkái hatására Galilei érdeklődni kezdett a geometria és a mechanika iránt, és otthagyta az orvostudományt. Otthagyja a Pisai Egyetemet, és négy évig matematikát tanul Firenzében. Itt jelentek meg első tudományos munkái, és 1589-ben Galilei megkapta a matematika katedrát, először Pisában, majd Padovában. Galilei életének pádovai korszakában (1592-1610) a tudós tevékenysége elérte tetőfokát. Ekkor fogalmazták meg a testek szabadesésének törvényeit és a relativitás elvét, fedezték fel az ingarezgés izokronizmusát, készítettek egy távcsövet, és számos szenzációs csillagászati ​​felfedezést tettek (a Hold domborzata, a műholdak). a Jupiter, a Tejútrendszer szerkezete, a Vénusz fázisai, napfoltok).

1611-ben Galilei meghívást kapott Rómába. Itt különösen aktív küzdelmet kezdett az egyházi világnézet ellen egy új kísérleti természetkutatási módszer jóváhagyásáért. Galilei a kopernikuszi rendszert terjeszti, ezzel ellentétes az egyházzal (1616-ban a dominikánusok és jezsuiták különleges gyülekezete eretneknek nyilvánította Kopernikusz tanításait, és felvette könyvét a tiltott könyvek listájára).

Galileinek lepleznie kellett elképzeléseit. 1632-ben kiadott egy csodálatos könyvet „Párbeszéd a világ két rendszeréről” címmel, amelyben materialista gondolatokat fejt ki három beszélgetőpartner megbeszélése formájában. A „Párbeszédet” azonban az egyház betiltotta, a szerzőt bíróság elé állították, és 9 évig az „inkvizíció foglyának” tekintették.

1638-ban Galileinak sikerült kiadnia Hollandiában a „Beszélgetések és matematikai bizonyítékok a tudomány két új ágáról” című könyvet, amely összefoglalja sokéves eredményes munkáját.

1637-ben megvakult, de folytatta intenzív tudományos munkáját tanítványaival, Vivianival és Torricellivel. Galilei 1642-ben halt meg, és Firenzében, a Santa Croce-templomban temették el Michelangelo mellett.

Galilei elutasította a mechanikus mozgások ókori görög osztályozását. Először bevezette az egyenletes és gyorsított mozgás fogalmát, és megkezdte a mechanikai mozgás tanulmányozását távolságok és mozgási idők mérésével. Galilei kísérleteit a test egyenletesen gyorsított, ferde síkban történő mozgásával kapcsolatban a világ minden iskolájában megismétlik.

Galilei különös figyelmet fordított a testek szabadesésének kísérleti vizsgálatára. A pisai ferde toronyban végzett kísérletei világhírre tettek szert. Viviani szerint Galileo egy félkilós labdát és egy százkilós bombát egyszerre dobott ki a toronyból. A véleménnyel ellentétben. Arisztotelész, szinte egyszerre értek el a Föld felszínére: a bomba csak néhány centivel előzte meg a labdát. Galileo ezt a különbséget a légellenállás jelenlétével magyarázta. Ez a magyarázat akkoriban alapvetően új volt. Az a tény, hogy az ókori Görögország óta a következő elképzelés született a testek mozgásának mechanizmusáról: mozgás közben a test űrt hagy maga után; a természet fél az ürességtől (volt az ürességtől való félelem hamis elve). A levegő az űrbe zúdul, és löki a testet. Így azt hitték, hogy a levegő nem lassítja, hanem éppen ellenkezőleg, felgyorsítja a testeket.

Ezt követően Galilei egy másik évszázados tévhitet is felszámolt. Úgy tartották, hogy ha a mozgást nem támogatja valamilyen erő, akkor meg kell állnia, még akkor is, ha nincs akadály. Galilei először fogalmazta meg a tehetetlenség törvényét. Azt állította, hogy ha egy erő hat egy testre, akkor hatásának eredménye nem függ attól, hogy a test nyugalomban van-e vagy mozgásban van. Szabadesés esetén a vonzási erő folyamatosan hat a testre, és ennek a hatásnak az eredményei folyamatosan összegződnek, mert a tehetetlenség törvénye szerint az egyszer kiváltott hatás megmarad. Ez a gondolat az alapja logikai felépítésének, amely a szabadesés törvényeihez vezetett.

Galilei nagy hibával határozta meg a gravitáció gyorsulását. A Párbeszédben azt állítja, hogy a labda 60 m magasból 5 másodperc alatt esett le. Ez egy olyan g értéknek felel meg, amely majdnem fele a valódi értéknek.

Galileo természetesen nem tudta pontosan meghatározni a g-t, mivel nem volt stopperórája. Az általa feltalált homokóra, vízóra vagy ingaóra nem járult hozzá a pontos időméréshez. A gravitáció gyorsulását egészen pontosan csak Huygens határozta meg 1660-ban.

A nagyobb mérési pontosság elérése érdekében a Galileo olyan módszereket keresett, amelyekkel csökkentheti az esés sebességét. Ez arra késztette, hogy kísérleteket végezzen ferde síkkal.

Módszertani megjegyzés. Amikor Galilei munkásságáról beszélünk, fontos elmagyarázni a hallgatóknak a természet törvényeinek megállapítására alkalmazott módszer lényegét. Először egy logikus konstrukciót hajtott végre, amelyből a szabadesés törvényei következtek. De a logikai felépítés eredményeit tapasztalattal kell igazolni. Csak az elmélet és a tapasztalat egybeesése vezet a törvény érvényességéről való meggyőződéshez. Ehhez mérni kell. Galilei harmonikusan ötvözte az elméleti gondolkodás erejét a kísérletező művészettel. Hogyan lehet ellenőrizni a szabadesés törvényeit, ha a mozgás olyan gyors, és nincsenek olyan műszerek, amelyek kis időtartamokat mérhetnek?

A Galileo ferde sík használatával csökkenti az esés sebességét. A deszkán egy horony készült, amelyet pergamennel béleltek a súrlódás csökkentése érdekében. Egy csiszolt sárgaréz golyót indítottak a csúszda mentén. A mozgás idejének pontos mérése érdekében Galileo a következővel állt elő. Egy nagy edény alján lyukat készítettek vízzel, amelyen vékony patak folyt át. Egy kis edénybe küldték, amelyet előre lemértek. Az időtartamot az edény tömegének növekedésével mértük! A labda indítása félből, negyedből stb. d. a ferde sík hosszát Galilei megállapította, hogy a megtett távolságok a mozgási idő négyzeteihez kapcsolódnak.

A Galileo ezen kísérleteinek megismétlése hasznos munka tárgya lehet egy iskolai fizika körben.

A mindennapi életből tudjuk, hogy a gravitáció hatására a kötésektől megszabadult testek a Föld felszínére esnek. Például egy szálon felfüggesztett teher mozdulatlanul lóg, de amint a szálat elvágják, függőlegesen lefelé kezd esni, fokozatosan növelve a sebességét. A függőlegesen felfelé dobott labda a Föld gravitációja hatására először lecsökkenti a sebességét, megáll egy pillanatra és zuhanni kezd, fokozatosan növelve a sebességét. A függőlegesen lefelé dobott kő is fokozatosan növeli a sebességét a gravitáció hatására. A test a vízszinteshez képest szögben vagy vízszintesen is eldobható...

Általában a testek a levegőben esnek, így a Föld gravitációja mellett a légellenállás is hatással van rájuk. És ez jelentős lehet. Vegyünk például két egyforma papírlapot, és miután az egyiket összegyűrtük, mindkét lapot egyszerre ejtjük le azonos magasságból. Bár a gravitáció mindkét levélnél azonos, látni fogjuk, hogy a gyűrött levél gyorsabban éri el a talajt. Ez azért történik, mert a légellenállás kisebb, mint egy gyűretlen papírlapé. A légellenállás torzítja a zuhanó testek törvényeit, ezért ezeknek a törvényeknek a tanulmányozásához először a testek légellenállás hiányában történő leesését kell tanulmányoznia. Ez akkor lehetséges, ha a lehulló testek levegőtlen térben fordulnak elő.

Annak érdekében, hogy levegő hiányában a könnyű és nehéz testek egyformán esjenek, használhat Newton csövet. Ez egy körülbelül méter hosszú vastag falú cső, melynek egyik vége tömített, a másik csappal van ellátva. A cső három testet tartalmaz: egy pelletet, egy darab habszivacsot és egy könnyű tollat. Ha a csövet gyorsan megfordítjuk, akkor a pellet esik a leggyorsabban, utána a szivacs, és a toll utoljára éri el a tubus alját. Így esnek a testek, amikor levegő van a csőben. Most szivattyúzzuk ki a levegőt a csőből, és a szivattyúzás után a szelepet elzárva fordítsuk meg újra a csövet, látni fogjuk, hogy az összes test ugyanolyan pillanatnyi sebességgel esik le, és szinte egyszerre éri el a cső alját.

A levegőtlen térben a testek zuhanását kizárólag a gravitáció hatására szabadesésnek nevezzük.

Ha a légellenállás ereje elhanyagolható a gravitációs erőhöz képest, akkor a test mozgása nagyon közel van a szabadhoz (például amikor egy kis, nehéz sima labda leesik).

Mivel a Föld felszínéhez közeli minden testre ható gravitációs erő állandó, a szabadon eső testnek állandó gyorsulással, azaz egyenletesen gyorsulva kell mozognia (ez Newton második törvényéből következik). Ezt a gyorsulást ún a szabadesés gyorsulása és a betű jelöli. Függőlegesen lefelé, a Föld közepe felé irányul. A Föld felszínéhez közeli gravitációs gyorsulás értéke a képlet segítségével számítható ki
(a képlet az egyetemes gravitáció törvényéből származik), g=9,81 m/s2.

A szabadesés gyorsulása, akárcsak a gravitációs erő, a Föld felszíne feletti magasságtól függ (
), a Föld alakjáról (a Föld a pólusokon lapított, így a poláris sugár kisebb, mint az egyenlítői sugár, és a gravitáció gyorsulása a póluson nagyobb, mint az egyenlítőn: g P =9,832 m/s 2 , g uh =9,780 m/s 2 ) és sűrű földkőzetek lerakódásaiból. Lelőhelyeken, például vasércben, nagyobb a földkéreg sűrűsége és nagyobb a gravitáció gyorsulása is. És ahol olajlelőhelyek vannak, g Kevésbé. A geológusok ezt használják ásványok keresésekor.

Asztal 1. A szabadesés gyorsulása a Föld felett különböző magasságokban.

2. táblázat. Szabadesés gyorsulás egyes városokban.

Mivel a szabadesés gyorsulása a Föld felszínéhez közel azonos, a testek szabadesése egyenletesen gyorsított mozgás. Ez azt jelenti, hogy a következő kifejezésekkel írható le:
És
. Figyelembe kell venni, hogy felfelé haladva a test sebességvektora és a szabadesés gyorsulási vektora ellentétes irányú, ezért vetületeik eltérő előjelűek. Lefelé haladva a test sebességvektora és a gravitációs gyorsulás vektora egy irányba irányul, így vetületeik azonos előjelűek.

Ha egy testet a horizonthoz képest szögben vagy vízszintesen dobunk, akkor mozgása két részre osztható: függőlegesen egyenletesen gyorsulva és vízszintesen egyenletesen. Ezután a test mozgásának leírásához két további egyenletet kell hozzáadnia: v x = v 0 x És s x = v 0 x t.

Behelyettesítés a képletbe
A Föld tömege és sugara, illetve bármely más bolygó vagy műhold tömege és sugara helyett meg lehet határozni a gravitációs gyorsulás hozzávetőleges értékét ezen égitestek bármelyikének felületén.

3. táblázat. A szabadesés gyorsulása egyesek felszínén

égitestek (az Egyenlítőhöz), m/s 2.

A SZABADESés TÖRVÉNYÉNEK FELFEDEZÉSE

Az ókori Görögországban a mechanikus mozgásokat természetes és kényszerített mozgásokra osztották. Egy testnek a Földre esését természetes mozgásnak tekintették, a test valamilyen eredendő vágyát „a helyére”,
A legnagyobb ókori görög filozófus, Arisztotelész (Kr. e. 384-322) elképzelése szerint egy test gyorsabban esik a Földre, minél nagyobb a tömege. Ez az ötlet primitív élettapasztalat eredménye volt: megfigyelések szerint például az alma és az almafa levelei eltérő sebességgel hullanak. A gyorsulás fogalma hiányzott az ókori görög fizikából.
A nagy olasz tudós, Galileo Galilei (1564-1642) most először emelt szót Arisztotelész egyház által jóváhagyott tekintélye ellen.

Galilei 1564-ben született Pisában. Apja tehetséges zenész és jó tanár volt. Galilei 11 éves koráig iskolába járt, majd az akkori szokásoknak megfelelően kolostorban nevelődött és tanult. Itt ismerkedett meg latin és görög írók műveivel.
Súlyos szembetegség ürügyén apámat megmentették. Galilei a kolostor falairól, és otthon jó oktatásban részesítse, mutassa be a zenészek, írók, művészek társaságába.
17 évesen Galileo belépett a Pisai Egyetemre, ahol orvostudományt tanult. Itt ismerkedett meg először az ókori Görögország fizikájával, elsősorban Arisztotelész, Euklidész és Arkhimédész munkáival. Arkhimédész munkái hatására Galilei érdeklődni kezdett a geometria és a mechanika iránt, és otthagyta az orvostudományt. Otthagyja a Pisai Egyetemet, és négy évig matematikát tanul Firenzében. Itt jelentek meg első tudományos munkái, és 1589-ben Galilei megkapta a matematika katedrát, először Pisában, majd Padovában. Galilei életének pádovai időszakában (1592-1610) a tudós tevékenysége tetőzött. Ekkor fogalmazták meg a testek szabadesésének törvényeit és a relativitás elvét, fedezték fel az ingarezgés izokronizmusát, készítettek egy távcsövet, és számos szenzációs csillagászati ​​felfedezést tettek (a Hold domborzata, a műholdak). a Jupiter, a Tejút szerkezete, a Vénusz fázisai, napfoltok).
1611-ben Galilei meghívást kapott Rómába. Itt különösen aktív küzdelmet kezdett az egyházi világnézet ellen egy új kísérleti természetkutatási módszer jóváhagyásáért. Galilei a kopernikuszi rendszert terjeszti, ezzel ellentétes az egyházzal (1616-ban a dominikánusok és jezsuiták különleges gyülekezete eretneknek nyilvánította Kopernikusz tanításait, és felvette könyvét a tiltott könyvek listájára).
Galileinek lepleznie kellett elképzeléseit. 1632-ben kiadott egy figyelemre méltó könyvet „Dialogue Concerning Two World Systems” címmel, amelyben materialista gondolatokat fejt ki három beszélgetőpartner megbeszélése formájában. A „Párbeszédet” azonban az egyház betiltotta, a szerzőt bíróság elé állították, és 9 évig az „inkvizíció foglyának” tekintették.
1638-ban Galileinak sikerült kiadnia Hollandiában a „Beszélgetések és matematikai bizonyítékok a tudomány két új ágáról” című könyvet, amely összefoglalja sokéves eredményes tevékenységét.
1637-ben megvakult, de folytatta intenzív tudományos munkáját tanítványaival, Vivianival és Torricellivel. Galilei 1642-ben halt meg, és Firenzében, a Santa Croce-templomban temették el Michelangelo mellett.

Galilei elutasította a mechanikus mozgások ókori görög osztályozását. Először bevezette az egyenletes és gyorsított mozgás fogalmát, és megkezdte a mechanikai mozgás tanulmányozását távolságok és mozgási idők mérésével. Galilei kísérleteit a test egyenletesen gyorsított, ferde síkban történő mozgásával kapcsolatban a világ minden iskolájában megismétlik.
Galilei különös figyelmet fordított a testek szabadesésének kísérleti vizsgálatára. A pisai ferde toronyban végzett kísérletei világhírre tettek szert. Viviani szerint Galileo egy félkilós labdát és egy százkilós bombát egyszerre dobott ki a toronyból. Arisztotelész véleményével ellentétben szinte egyszerre érték el a Föld felszínét: a bomba csak néhány centivel volt a labda előtt. Galileo ezt a különbséget a légellenállás jelenlétével magyarázta. Ez a magyarázat akkoriban alapvetően új volt. A helyzet az, hogy az ókori Görögország óta a következő elképzelés született a testek mozgási mechanizmusáról: mozgás közben a test űrt hagy maga után; a természet fél az ürességtől (volt az ürességtől való félelem hamis elve). A levegő az űrbe zúdul, és löki a testet. Így azt hitték, hogy a levegő nem lassítja, hanem éppen ellenkezőleg, felgyorsítja a testeket.
Ezt követően Galilei egy másik évszázados tévhitet is felszámolt. Úgy tartották, hogy ha a mozgást nem támogatja valamilyen erő, akkor meg kell állnia, még akkor is, ha nincs akadály. Galilei először fogalmazta meg a tehetetlenség törvényét. Azt állította, hogy ha egy erő hat egy testre, akkor hatásának eredménye nem függ attól, hogy a test nyugalomban van-e vagy mozgásban van. Szabadesés esetén a vonzási erő folyamatosan hat a testre, és ennek a hatásnak az eredményei folyamatosan összegződnek, mert a tehetetlenség törvénye szerint az egyszer kiváltott hatás megmarad. Ez a gondolat az alapja logikai felépítésének, amely a szabadesés törvényeihez vezetett.
Galilei nagy hibával határozta meg a gravitáció gyorsulását. A Párbeszédben azt állítja, hogy a labda 60 m magasból 5 másodperc alatt esett le. Ez megfelel az értéknek g, majdnem kétszer kevesebb, mint az igazi.
Galilei természetesen nem tudta pontosan meghatározni g, mert nem volt stopperem. Az általa feltalált homokóra, vízóra vagy ingaóra nem járult hozzá a pontos időméréshez. A gravitáció gyorsulását egészen pontosan csak Huygens határozta meg 1660-ban.
A nagyobb mérési pontosság elérése érdekében a Galileo olyan módszereket keresett, amelyekkel csökkentheti az esés sebességét. Ez arra késztette, hogy kísérleteket végezzen ferde síkkal.

Módszertani megjegyzés. Amikor Galilei munkásságáról beszélünk, fontos elmagyarázni a hallgatóknak a természet törvényeinek megállapítására alkalmazott módszer lényegét. Először egy logikus konstrukciót hajtott végre, amelyből a szabadesés törvényei következtek. De a logikai felépítés eredményeit tapasztalattal kell igazolni. Csak az elmélet és a tapasztalat egybeesése vezet a törvény igazságosságáról való meggyőződéshez. Ehhez mérni kell. Galilei harmonikusan ötvözte az elméleti gondolkodás erejét a kísérletező művészettel. Hogyan lehet ellenőrizni a szabadesés törvényeit, ha a mozgás olyan gyors, és nincsenek kis időintervallumok mérésére szolgáló műszerek.
A Galileo ferde sík használatával csökkenti az esés sebességét. A deszkán egy horony készült, amelyet pergamennel béleltek a súrlódás csökkentése érdekében. Egy csiszolt sárgaréz golyót indítottak a csúszda mentén. A mozgás idejének pontos mérése érdekében Galileo a következővel állt elő. Egy nagy edény alján lyukat készítettek vízzel, amelyen vékony patak folyt át. Egy kis edénybe küldték, amelyet előre lemértek. Az időtartamot az edény tömegének növekedésével mértük! Egy ferde sík hosszából félből, negyedből stb. indított labdát Galilei megállapította, hogy a megtett távolságok a mozgási idő négyzeteihez kapcsolódnak.
A Galileo ezen kísérleteinek megismétlése hasznos munka tárgya lehet egy iskolai fizika körben.