ניסוי מגדל פיזה של גלילאו

ניסוי מגדל פיזה של גלילאו מתייחס לניסויים שערך המדען האיטלקי גלילאו גליליי (אז פרופסור למתמטיקה באוניברסיטת פיזה) בין 1589 ל-1592.^[1] על פי ביוגרפיה של תלמידו של גלילאו וינצ'נזו ויויאני, שחוברה ב-1654 ופורסמה ב-1717, גליליי הפיל שני כדורים בעלי מסות שונות מהמגדל הנטוי של פיזה כדי להוכיח שזמן הנפילה שלהם היה בלתי תלוי במסה שלהם.^[2] הנחת יסוד זו כבר הוכחה על ידי נסיינים איטלקים כמה עשורים קודם לכן.

לפי הסיפור, גלילאו גילה באמצעות ניסוי זה שהעצמים נפלו באותה תאוצה, מה שמוכיח שהתחזית שלו נכונה, ובמקביל הפריך את תורת הכבידה של אריסטו (הקובעת שעצמים נופלים במהירות פרופורציונלית למסה שלהם). רוב ההיסטוריונים מסכימים שזהו היה ניסוי מחשבתי ולא מבחן פיזיקלי שהתרחש במציאות.^[3]

רקע

הפילוסוף היווני הביזנטי והפרשן האריסטוטלי יואנס פילופונוס מהמאה ה-6 טען כי הקביעה האריסטוטלית לפיה חפצים נופלים באופן פרופורציונלי למשקלם אינה נכונה.^[4] עד 1544, על פי בנדטו ורצ'י, הנחת היסוד האריסטוטלית הופרכה בניסוי על ידי לפחות שני איטלקים.^[5] בשנת 1551, דומינגו דה סוטו הציע שעצמים בנפילה חופשית מאיצים באופן אחיד.^[5] שנתיים לאחר מכן, המתמטיקאי ג'אמבטיסטה בנדטי שאל מדוע שני כדורים, אחד עשוי ברזל ואחד מעץ, ייפלו באותה מהירות.^[5] כל זה קדם להולדתו של גלילאו גליליי ב-1564.

ניסוי דומה נערך בדלפט בהולנד, על ידי המתמטיקאי והפיזיקאי סיימון סטווין (אנ') ועל ידי יאן דה חרוט (אביו של הוגו גרוטיוס). הניסוי מתואר בספרו של סטווין משנת 1586 בשם De Beghinselen der Weeghconst ("עקרונות הסטטיקה"), ספר פורץ דרך בסטטיקה:

הבה ניקח (כפי שעשינו אני והמשכיל יאן דה חרוט, החוקר החרוץ של מסתורי הטבע) שני כדורי עופרת, האחד גדול וכבד פי עשרה מהשני, וניתן להם לרדת יחד מ-30 רגל גובה, וזה יראה, שהכדור הקל ביותר אינו ארוך פי עשרה בזמנו למטה מהכבד ביותר, אלא הם נופלים יחדיו בו-זמנית על הקרקע... זה מוכיח שאריסטו טועה.^[6]^[7]^[8]

הניסוי של גלילאו

בזמן שבו ויויאני טוען שהניסוי התרחש (בין 1589 ל-1592), גלילאו עדיין לא גיבש את הגרסה הסופית של חוק נפילת הגופים שלו. עם זאת, הוא ניסח גרסה מוקדמת שניבאה שגופים מאותו חומר הנופלים באותו תווך ייפלו באותה מהירות.^[9] זה היה בניגוד למה שלימד אריסטו: שעצמים כבדים נופלים מהר יותר מהקלים יותר, וביחס ישר למשקלם.^[9] אף על פי שסיפור זה סופר מחדש בסיפורים פופולריים, אין תיאור של גלילאו עצמו על ניסוי כזה, והיסטוריונים רבים מאמינים שזה היה ניסוי מחשבתי.^[10] יוצא דופן הוא סטילמן דרייק, שטוען שזה התרחש, פחות או יותר כפי שתיאר אותו ויויאני, כהדגמה לסטודנטים.^[9]

גלילאו הציג את רעיונותיו על אנשים נופלים, ועל קליעים בכלל, בספרו "שני מדעים חדשים", שיצא לאור בשנת 1638. שני המדעים היו מדע התנועה, שהפך לאבן היסוד של הפיזיקה, ומדע החומרים והבנייה, תרומה חשובה להנדסה.

גלילאו הגיע להשערתו באמצעות ניסוי מחשבתי מפורסם המתואר בספרו "דה מוטו אנטיקווורה".^[11] ניסוי זה מתנהל באופן הבא: דמיינו שני עצמים, אחד קל ואחד כבד יותר מהשני, מחוברים זה לזה באמצעות חוט. זרקו את מערכת החפצים הזו מראש של מגדל. אם נניח שעצמים כבדים יותר אכן נופלים מהר יותר מאלה קלים יותר (ולהפך, עצמים קלים נופלים לאט יותר), החוט יימשך במהרה כשהחפץ הקל יותר מעכב את נפילת החפץ הכבד יותר. אבל המערכת כמכלול כבדה יותר מהעצם הכבד בלבד, ולכן צריכה ליפול מהר יותר. סתירה זו מובילה למסקנה שההנחה שקרית.

ניסויים מאוחרים

ניסוי הפלה של פטיש ונוצה על הירח, על ידי האסטרונאוט דייוויד סקוט, במשימת אפולו 15 (1971)

האסטרונאוט דייוויד סקוט ביצע גרסה של הניסוי על הירח במהלך משימת אפולו 15 ב-1971, והפיל נוצה ופטיש מידיו. בגלל אטמוספירת הירח הזניחה, לא היה גרר על הנוצה (כלומר התנגדות אוויר), שפגעה בקרקע במקביל לפטיש.

ראו גם

החוק השני של ניוטון

קישורים חיצוניים

אריסטו, גלילאו, והמגדל של פיזה - ספר מאת Lane Cooper, משנת 1935
גלילאו, ויואני, והמגדל של פיזה - מאמר מאת Michael Serge משנת 1989

הערות שוליים

^ Some contemporary sources speculate about the exact date; e.g. Rachel Hilliam gives 1591 (Galileo Galilei: Father of Modern Science, The Rosen Publishing Group, 2005, p. 101).
^ Vincenzo Viviani (1717), Racconto istorico della vita di Galileo Galilei, p. 606: [...dimostrando ciò con replicate esperienze, fatte dall'altezza del Campanile di Pisa con l'intervento delli altri lettori e filosofi e di tutta la scolaresca... [...Galileo showed this [all bodies, whatever their weights, fall with equal speeds] by repeated experiments made from the height of the Leaning Tower of Pisa in the presence of other professors and all the students...].
^ "El experimento más famoso de Galileo probablemente nunca tuvo lugar". 16 במאי 2019. נבדק ב-17 במאי 2019. {{cite web}}: (עזרה)
^ Wildberg, Christian, "John Philoponus", The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Winter 2018 Edition), Edward N. Zalta (ed.) "As regards the natural motion of bodies falling through a medium, it was Aristotle's contention that the speed is proportional to the weight of the moving bodies and indirectly proportional to the density of the medium. Philoponus repudiates this view by appeal to the same kind of experiment that Galileo was to carry out centuries later (In Phys. 682–84)."
^ ¹ ² ³ Wallace, William A. (2018) [2004]. Domingo de Soto and the Early Galileo: Essays on Intellectual History (באנגלית). Abingdon, UK: Routledge. pp. 119, 121–22. ISBN 978-1-351-15959-3.
^ Laet nemen (soo den hoochgheleerden H. IAN CORNETS DE GROOT vlietichste ondersoucker der Naturens verborghentheden, ende ick ghedaen hebben) twee loyen clooten d'een thienmael grooter en swaerder als d'ander, die laet t'samen vallen van 30 voeten hooch, op een bart oft yet daer sy merckelick gheluyt tegen gheven, ende sal blijcken, dat de lichste gheen thienmael langher op wech en blijft dan de swaerste, maer datse t'samen so ghelijck opt bart vallen, dat haer beyde gheluyden een selve clop schijnt te wesen. S'ghelijcx bevint hem daetlick oock also, met twee evegroote lichamen in thienvoudighe reden der swaerheyt, daerom Aristoteles voornomde everedenheyt is onrecht. In: Simon Stevin, De Beghinselen der Weeghconst, 1586.
^ Asimov, Isaac (1964). Asimov's Biographical Encyclopedia of Science and Technology. ISBN 978-0385177719
^ E. J. Dijksterhuis, ed., The Principal Works of Simon Stevin. Amsterdam, Netherlands: C. V. Swets & Zeitlinger, 1955 vol. 1, pp. 509, 511.
^ ¹ ² ³ Drake, Stillman (2003). Galileo at Work: His Scientific Biography (Facsim. ed.). Mineola (N.Y.): Dover publ. ISBN 9780486495422.
^ Groleau, R. (ביולי 2002). "Galileo's Battle for the Heavens". {{cite web}}: (עזרה)
^ Van Helden, Albert (1995). "On Motion". The Galileo Project.

[1] Some contemporary sources speculate about the exact date; e.g. Rachel Hilliam gives 1591 (Galileo Galilei: Father of Modern Science, The Rosen Publishing Group, 2005, p. 101).

[2] Vincenzo Viviani (1717), Racconto istorico della vita di Galileo Galilei, p. 606: [...dimostrando ciò con replicate esperienze, fatte dall'altezza del Campanile di Pisa con l'intervento delli altri lettori e filosofi e di tutta la scolaresca... [...Galileo showed this [all bodies, whatever their weights, fall with equal speeds] by repeated experiments made from the height of the Leaning Tower of Pisa in the presence of other professors and all the students...].

[3] "El experimento más famoso de Galileo probablemente nunca tuvo lugar". 16 במאי 2019. נבדק ב-17 במאי 2019. {{cite web}}: (עזרה)

[4] Wildberg, Christian, "John Philoponus", The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Winter 2018 Edition), Edward N. Zalta (ed.) "As regards the natural motion of bodies falling through a medium, it was Aristotle's contention that the speed is proportional to the weight of the moving bodies and indirectly proportional to the density of the medium. Philoponus repudiates this view by appeal to the same kind of experiment that Galileo was to carry out centuries later (In Phys. 682–84)."

[:1-5] ¹ ² ³ Wallace, William A. (2018) [2004]. Domingo de Soto and the Early Galileo: Essays on Intellectual History (באנגלית). Abingdon, UK: Routledge. pp. 119, 121–22. ISBN 978-1-351-15959-3.

[6] Laet nemen (soo den hoochgheleerden H. IAN CORNETS DE GROOT vlietichste ondersoucker der Naturens verborghentheden, ende ick ghedaen hebben) twee loyen clooten d'een thienmael grooter en swaerder als d'ander, die laet t'samen vallen van 30 voeten hooch, op een bart oft yet daer sy merckelick gheluyt tegen gheven, ende sal blijcken, dat de lichste gheen thienmael langher op wech en blijft dan de swaerste, maer datse t'samen so ghelijck opt bart vallen, dat haer beyde gheluyden een selve clop schijnt te wesen. S'ghelijcx bevint hem daetlick oock also, met twee evegroote lichamen in thienvoudighe reden der swaerheyt, daerom Aristoteles voornomde everedenheyt is onrecht. In: Simon Stevin, De Beghinselen der Weeghconst, 1586.

[7] Asimov, Isaac (1964). Asimov's Biographical Encyclopedia of Science and Technology. ISBN 978-0385177719

[8] E. J. Dijksterhuis, ed., The Principal Works of Simon Stevin. Amsterdam, Netherlands: C. V. Swets & Zeitlinger, 1955 vol. 1, pp. 509, 511.

[Drake-9] ¹ ² ³ Drake, Stillman (2003). Galileo at Work: His Scientific Biography (Facsim. ed.). Mineola (N.Y.): Dover publ. ISBN 9780486495422.

[10] Groleau, R. (ביולי 2002). "Galileo's Battle for the Heavens". {{cite web}}: (עזרה)

[11] Van Helden, Albert (1995). "On Motion". The Galileo Project.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]