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伽利略与匀变速直线运动
伽利略通过自由落体和沿斜面的运动,首次发现匀加速运动.为避免自由下落过快引起的困难,伽利略假设球沿斜面滚动与自由下落服从同样的法则.他在斜面上刻度表示路程,用阿基米德的水钟(water clock,类似中国的刻漏)测量时间.如图(a),伽利略画OA表示测出的时间,画矩形OAED表示所测该时间内经过的路程,其宽OD则表示平均速率.自OA中点C画垂线与DE交于P,假设物体在OA时间内速率与时间成正比,则连OP且延长得交点B.伽利略认为AB即表示末速率.理由是因开始时速率低而少走的路程
应由后来速率增加而多走的路程
所补偿.用此法可测出各种时间间隔经过相应路程后获得的末速度
,将时间
和末速度
画于图(b).
诸点恰好落在一条直线上.若在真实运动中速率不与时间成正比,则不可能得出
在一直线上的结果.伽利略称速率与时间成正比的运动为匀加速运动,.若用
表示该正比关系,当
时,b便在数值上等于所谓“加速度”.
这虽是100多年前的往事,伽利略的智慧至今仍熠熠生辉,这里有大胆的假设,有推理,更有通过实验检验这些假设和推理,即使对当代的科学研究,也富有教益.