Náttúrufræðingurinn - 1994, Blaðsíða 56

2. mynd. Italinn Galíleó Galílei (1564-
1642). Hann afsannaði þá kenningu
Aristótelesar að þungir hlutir falli hraðar
en léttir.
hafði rætt þessi mál við samkennara sína
og auglýst tilraunina. Stúdentamir létu sig
ekki vanta en háskólakennararnir létu ekki
sjá sig. Þeir létu sér Aristóteles nægja.
Önnur saga segir frá því að áhugi Galíle-
ós á þessum efnum hafi vaknað þegar hann
sá ljósahjálm í dómkirkjunni í Písa sveifl-
ast. Hjálmurinn hékk í langri taug i hvelf-
ingu kirkjunnar og þjónn sem var að
kveikja á honum hafði komið honum úr
jafnvægi. Sveiflumar dofnuðu smám sam-
an og Galíleó tók eftir því að minnstu
sveiflurnar virtust taka jafn langan tíma og
þær stærri. Hann fylgdi þessu eftir með til-
raunum: lét létt og þung lóð sveiflast í
löngum og stuttum taugum og mældi
sveiflutímann eins nákvæmlega og honum
var unnt. Þessar tilraunir staðfestu hugboð
hans: sá tími sem hver sveifla tók -
sveiflutíminn - var hvorki háður því hve
stór sveiflan var (ef hún var ekki mjög stór)
né því hvort lóðið var þungt eða létt,
heldur var hann einungis háður lengd
taugarinnar. Galílei var ljóst að þama var
þyngdaraflið að verki, að þetta fyrirbæri er
náskylt falli hluta. Sú staðreynd að þungir
og léttir hlutir sveiflast jafn hratt þegar þeir
em hengdir upp í jafn langa þræði svarar til
þess að þungir og léttir hlutir falla jafn
hratt. Nú vita að vísu allir að pappírsblað
fellur hægar en blýlóð en þar á viðnám
andrúmsloftsins sökina. Sé blaðinu hnoðað
saman í kúlu verður munurinn minni og í
lofttæmi falla þau jafn hratt.
Síðan sneri Galíleó sér að því að rann-
saka fall hluta nánar. En hann hafði ekki
nema ónákvæm mælitæki og fallið gerist
með miklum hraða þegar það er frjálst, svo
að erfítt er að mæla það. Til að draga úr
fallhraðanum fann Galíleó upp á því snjall-
ræði að láta kúlu velta niður eftir þröngri
rennu sem hallaðist lítið eitt. Skásta tækið
sem hann hafði til tímamælinga var í aðal-
atriðum ekki ósvipað sandklukkum þeim
sem enn em stundum notaðar til að sjóða
egg eftir, nema hvað Galíleó notaði vatn í
stað sands: vatn rennur eftir pipu úr einu
íláti í annað; loka er kippt upp um Ieið og
kúlan fer af stað og lokað er fyrir jafnskjótt
og kúlan er komin á leiðarenda. Síðan er
vatnið vegið, vatnsmagnið er þá mæli-
kvarði á tímann. Nútímamanni hættir
kannski til að vorkenna Galíleó þessa
fmmstæðu tækni, en rétt er að líta á það að
óvíst er hvort hann hefði verið miklu bætt-
ari þótt hann hefði átt yfír að ráða skeið-
klukkum nútímans sem mæla tíundu eða
jafnvel hundruðustu hluta úr sekúndu. Þá
hefðu komið til sögunnar margir smávægi-
legir óvissuþættir er hafa áhrif á niður-
stöðumar og gera mælingamanninum
erfiðara fyrir um að sjá aðalatriðin fyrir
margvíslegum aukaatriðum. En Galíleó
hafði rökstutt hugboð um aðalatriðið og
fékk staðfestingu á því í tilraunum sínum:
Sú vegalengd sem hlutur fellur stendur í
réttu hlutfalli við annað veldi þess tíma
sem fallið tekur.
Eða - svo að dæmi sé tekið - velti kúlan
einn metra eftir rennunni á einni sekúndu
veltur hún ekki tvo heldur ijóra metra á
tveimur sekúndum, ekki þrjá heldur níu
metra á þremur sekúndum og ekki íjóra
heldur sextán metra á fjórum sekúndum.
Þegar kúla rennur niður rennibraut dylst
ekki að hraði hennar fer vaxandi eftir því
sem neðar dregur. Svipað gerist þegar kaffí
er hellt úr könnu i bolla. Ef bunan er nógu
50