Маятнікавыя гадзіны

У арыстоцелеўскай фізіцы, якая па-ранейшаму пераважае спосаб растлумачыць паводзіны тэл паблізу Зямлі, цяжкія цела (гэта значыць, той, у якім элемент зямлі пераважалі) шукаць сваё натуральнае месца, цэнтр Сусвету. Зваротна-паступальны рух цяжкага цела, падвешанага на вяроўцы, такім чынам, не з'ява, якое магло б растлумачыць альбо ілюстрацыі шмат. Ён быў па-за парадыгмы.

Галілей выкладаў арыстоцелеўскай фізіцы ва універсітэце Пізы. Але ён хутка стаў распытваць гэтага падыходу. Дзе Арыстоцель прыняў якасныя і слоўныя падыходу, Галілей распрацаваны колькасныя і матэматычнага падыходу. Дзе Арыстоцеля сцвярджаў, што цяжкія цела ўпалі хутчэй, чым больш лёгкія ў той жа асяроддзі, Галілей, у пачатку сваёй кар'еры, прыйшлі да пераканання, што розніца ў хуткасці залежыць ад шчыльнасці цела. Дзе Арыстоцеля сцвярджалі, што ў адсутнасць сіла супраціву асяроддзя цела будзе падарожнічаць бясконца хутка і, што вакуум Таму немагчыма, "Галілеа" у канчатковым рахунку прыйшлі да пераканання, што ў вакууме усе целы будуць падаць з аднолькавай хуткасцю, і што гэтая хуткасць была прапарцыйная часу падзення.

З-за яго матэматычны падыход да руху, Галілей быў заінтрыгаваны і назад рух прыпынена вагі. Яго раннія меркаванні гэтай з'явы павінна быць прымеркаваная да яго дзён, перш чым ён прыняў пасаду выкладчыка ва універсітэце Пізы. Яго першы біёграф, Вінчэнца Вівіяні , заяўляе, што ён пачаў сваё даследаванне маятнікам пасля таго як ён назіраў прыпынена лямпы арэлі туды і назад у саборы Пізы, калі ён быў яшчэ студэнтам. Галілея першыя ноты на гэтую тэму датуюцца 1588 г., але ён не пачаць сур'ёзныя даследаванні да 1602.

у адкрыццё Галілея было тое, што перыяд Качанаў ківача не залежыць ад яго амплітуды - дуга Качанаў - изохронность маятніка. з [1] Зараз гэта адкрыццё мае важныя наступствы для вымярэння часавых інтэрвалаў. У 1602 г. ён патлумачыў изохронность доўга ківач у лісце да аднаго, а праз год яшчэ адзін сябар, Santorio Santorio , лекар у Венецыі, пачаў выкарыстоўваць кароткі ківач, які ён назваў "pulsilogium", для вымярэння імпульсу яго пацыентаў. Вывучэнне ківача, першым гарманічнага асцылятара , датуюцца гэтым перыядам.

Рух маятніка Боб пастаўленыя цікавых задач. Што было самым хуткім рухам ад вышэйшага да ніжняй кропцы, уздоўж дугі акружнасці, як ківач Боб або па прамой лініі, як на нахільнай плоскасці? Лі вага Боб маюць уплыў на перыяд? Якая сувязь паміж даўжынёй і перыяд? На працягу ўсёй сваёй эксперыментальнай работы, ківач ніколі не была вельмі далёкая ад думкі Галілея. Але быў і пытанне аб яго практычным выкарыстанні.

Маятнік можа быць выкарыстаны для сінхранізацыі імпульсаў ці дзейнічаць у якасці метранома для студэнтаў музыкай: яго ваганні адмераў роўныя прамежкі часу. Можа прылада таксама можна выкарыстаць для паляпшэння гадзіннік? Механічных гадзін, выкарыстоўваючы цяжкі вага, каб забяспечыць рухаючай сілы, пачаў выцясняючы нашмат старэйшыя за вадзяныя гадзіны ў Высокім Сярэднявечча. Па паступовае паляпшэнне, прылада стала менш і больш надзейным. Але дакладнасць лепшыя гадзіны была яшчэ так нізка, што яны былі, напрыклад, бескарысна для астранамічных мэтаў. Яны не толькі атрымаць або страціць час, але яны зрабілі гэта з нерэгулярна і непрадказальным чынам. Можа ківача быць падключаны да ўцёкаў механізм гадзін, з тым каб яго рэгуляваць?

У 1641 годзе ва ўзросце 77 гадоў, цалкам сляпы, Галілей звярнуў сваю ўвагу на гэтай праблеме. Вінчэнца Вівіяні апісвае падзеі наступным чынам, у перакладзе Стилман Дрэйк:

Адзін дзень у 1641 годзе, у той час я жыў з ім на яго віле Арчетри, я памятаю, што ідэя прыйшла яму ў галаву, што маятнік можа быць адаптаваны да гадзіны з вагой і спружын, якія працуюць у месцы звычайнага тэмпу, ён спадзяваўся, што вельмі нават і прыродных рухаў ківача будзе выправіць усе дэфекты ў мастацтве гадзіны. Але таму, што яго пазбаўляюць гледжання прадухіліць яго выканання чарцяжоў і мадэляў для жаданага эфекту, і яго сын Вінчэнца бліжэйшыя адзін дзень з Фларэнцыі ў Арчетри, Галілей сказаў, што яго ідэя, і некалькі абмеркаванняў варта. Нарэшце яны спыніліся на схеме, адлюстраванай на прыкладзеныя чарцяжы, якая будзе пакласці на практыцы, каб даведацца то з тых цяжкасцяў, у машынах, якія, як правіла, не прадугледжаныя ў простае тэарэтызаванне. [2]

Вівіяні напісаў гэта ў 1659 годзе, семнаццаць гадоў пасля смерці Галілея і праз два гады пасля публікацыі Гюйгенса Horologium Крысціян, у якім Гюйгенс апісаў сваё маятнік гадзін. Гэта ад будаўніцтва Гюйгенса, што мы даце практычная распрацоўка прылады.

Заўвагі:
[1] Строга кажучы, простага ківача не изохронного, перыяд не адрознівацца з амплітудай ваганні. Гэта было паказана Хрысціян Гюйгенс, у 1650-х гадоў. Гюйгенс усталяваны циклоидального "шчокі" паблізу пункту подвеса яго маятнікі і паказаў, што ў выніку Боб цяпер апісаны циклоидального дугі. І ён даказаў, што пры гэтым выпадку маятнік сапраўды изохронного. На практыцы, размах Боб трымалі вельмі малая і амплітуда больш сталага, чым магчыма, як і ў падлогавыя гадзіны або нашы знаёмыя гадзіны дзеда. У гэтых умовах простага ківача изохронного для ўсіх практычных мэтаў.
[2] Стилман Дрэйк, "Галілеа" у сферы працы: яго навуковай біяграфіі. (Чыкага: Універсітэт Чыкага Прэс, 1978), p. 419.

Крыніцы: карысныя апошнія лячэння Сільвіо А. Bedini, Пульс часу: Галілеа Галілей, вызначэнне даўгаты, і маятнікавыя гадзіны (Фларэнцыя: Olschki, 1991). Глядзіце таксама Bedini, Галілея і мера часу (Фларэнцыя: Olschki, 1967). Для тлумачэння таго, як ківач фігураваў у эксперыментах па "Галілеа", гл Стилман Дрэйк, "Галілеа" на працы: яго навуковай біяграфіі (Чыкага: Універсітэт Чыкага Прэс, 1978), і Томас Б. Settle, Томас Б. Settle, "Эксперыментальныя даследаванні і механіцы Галілея , "ў" Галілеа "Навуковец: яго гадоў у Падуі і Венецыі, пад рэд. Міла Бальдо Ceolin (Падуя: Istituto Nazionale ды Fisica Nucleare; Венецыі: Istituto Veneto ды Scienze, Lettere рэд АРТЫ; Падуя: Dipartimento ды Fisica, 1992), стар 39-57.