伽利略的運動學是牛頓力學和愛因斯坦相對論的先驅。伽利略被譽為“現代科學之父”，”現代天文學之父“和“現代物理學”之父。
基本介紹
- 中文名：伽利略運動學
- 提出者：伽利略
- 套用學科：物理
- 適用領域範圍：普通運動學
落體定律,慣性概念,
落體定律
伽利略的運動學是牛頓力學和愛因斯坦相對論的先驅。伽利略被譽為“現代科學之父”，”現代天文學之父“和“現代物理學”之父。
伽利略對亞里斯多德關於宇宙的描述存有許多問題和懷疑；主要有二方面：1.亞理斯多德說，不同尺寸的物體，下降的速度也不同，大物體的下降速度快些；小的慢些。2.為什麼射出的箭還可以繼續運動？亞里斯多德認為，箭移動後，它後面的空氣會聚合在一起，推動箭繼續前進。
他的結論是，在高處同時落下重量相同的一張紙和一個紙球。一張紙要比紙球用更長的時間才能到達地面，這是因為空氣的阻力，紙所遇到的比紙球的大，而不是它們的不同重量所造成。因此，亞里斯多德的相關觀點是錯誤的。
在伽利略時代，沒有準確的時間測量，他設計了一個可控制水流量的水鐘，從流出的水量，伽利略可以定出落體從高處開始放下到達地面所需的時間。1638年伽利略利用不同傾斜的斜面代替直接從高處將物體落下做落體實驗，這樣可以得到更準確的時間測量。
伽利略從斜面落體實驗得出，從斜面上滾下的一個球，從放手開始。這個球所滾的距離x和它所經歷的時間t的平方成正比。把這個關係寫成公式，就是：x=at2；這裡a是一個常數，與球的重量無關。可以把這公式改寫成： v=at；此處v是落體的速度。這公式稱為伽利略的落體定律。
伽利略在此定律的基礎上得出這樣的結論：在地球上的落體，不論大小，都會獲得相同的勻加速度運動。使所有物體落下的是一個恆定的引力。而恆定的力作用在物體上，不是使物體得到均勻的速度；而是均勻的加速度。伽利略已把力和物體受力作用而得到加速度的關係已提得很明確。後來，牛頓把重力推廣到所有的力，並進一步做物體受力後所獲得的加速度和其質量大小的關係，就得出了牛頓運動的第二定律。
伽利略落體定律所得出的結論也說明亞里斯多德的“力是引起物體運動的原因”是錯誤的。伽利略的落體定律使物理的發展走向正確的方向。
慣性概念
伽利略認為，在地球上運動的物體最後之所以會停止，是因為有摩檫力阻止它繼續運動的原故。
他用二個光滑的斜面；它們彼此構成坡度較大的漏斗形，讓一個球在這二斜面之間滾動做實驗。他想知道，一個球從斜面滾下以後，是如何運動的。
伽利略注意到，在某一高度沿斜面滾下一個球時，它會滾到對方斜面幾乎相等的高度。他認為，球滾到對面斜面稍低的高度，是由於球和平面之間的摩檫力所造成的。如果能把摩檫力消除，滾下的球一定可以滾到對面斜面相同的高度。
伽利略改變對面斜面的斜率。他觀察到，當對方斜面的角度減小時，滾下的球會滾得遠些，以便達到球開始滾下時的原有高度；當對面斜面和水平面成O度時，這時滾下的球，幾乎會沿一個方向永遠地向前滾動。努力達到它原有的高度。這表示，遠動的物體會繼續在一直線方向運動。伽利略縱合這些實驗的結果，得出慣性的概念如下；
一個普通的物體不會自發地改變它的速度；如果一物體原來在做直線的勻速運動，則它會繼續沿原原直線的方向勻速運動，除非它受到另外的作用。如果一個物體，原來是靜止的，它將繼續靜止。物體的這種性質，叫做慣性。
伽利略的慣性概念，可以明白地說明，離開弓以後的箭可以繼續往前飛行。亞里斯多德對離開弓的箭的運動原因是錯誤的。
伽利略所得出的慣性概念是非常重要的。它是力學的基礎。牛頓後來就利用伽利略的慣性概念作為他的運動第一定律。
