Grawitacyjna zasada Galileusza

Grawitacyjna zasada Galileusza (inaczej zwana prawem swobodnego spadania ciał w polu grawitacyjnym) – zasada odkryta przez Galileusza w 1602 r. Głosi, że w jednorodnym polu grawitacyjnym przy braku innych sił (takich jak tarcie), wszystkie ciała spadają z jednakowym przyspieszeniem.

Zasada ta nie jest spełniona w przypadku istnienia np. oporu powietrza i dlatego w powietrzu piórko spada wolniej niż metalowa kula.

Galileusz wymyślił tę zasadę sprowadzając do sprzeczności zasadę wcześniej obowiązującą stworzoną przez Arystotelesa. Mówiła ona, że ciała o większej masie spadają z większym przyspieszeniem. Rozumowanie Galileusza było następujące:

Rozważmy dwa ciała o masach $M$ i $m,$ gdzie $M$ jest większe od $m.$ Stosując zasadę Arystotelesa wnioskujemy, że ciało o masie $M$ spadnie na ziemię szybciej niż ciało o masie $m.$ Rozważmy zatem ciało, które składa się z połączenia obu wspomnianych ciał. Wtedy ma ono masę $M+m,$ która na pewno jest większa od każdej z mas $M$ i $m.$ Ponieważ ciało to składa się z obydwu ciał, które spadają z różnym przyśpieszeniem to ciało o masie $M$ będzie hamowane przez ciało o masie $m,$ a ciało o masie $m$ będzie przyspieszane przez ciało o masie $M.$ To znaczy, że połączone ciała spadną szybciej od pojedynczego ciała o masie $m,$ ale wolniej niż pojedyncze ciało o masie $M.$ To jednak prowadzi do sprzeczności, gdyż ciało połączone o masie $M+m$ powinno spaść zgodnie z zasadą Arystotelesa szybciej niż ciało o masie $M.$

Jedynym sposobem uniknięcia sprzeczności jest przyjęcie, że jeśli czas spadania ciał zależy jedynie od masy tego ciała, to niezależnie od tej masy ciało uderzy w ziemię po tym samym czasie. Spada zatem zawsze z takim samym przyspieszeniem.

Zobacz też

• dziesięć najpiękniejszych eksperymentów z fizyki
• prawo powszechnego ciążenia
• prędkość graniczna