ניסוי מגדל פיזה של גלילאו

ניסוי מגדל פיזה של גלילאו מתייחס לניסויים שערך המדען האיטלקי גלילאו גליליי (אז פרופסור למתמטיקה באוניברסיטת פיזה) בין 1589 ל-1592.^[1] על פי ביוגרפיה של תלמידו של גלילאו וינצ'נזו ויויאני, שחוברה ב-1654 ופורסמה ב-1717, גליליי הפיל שני כדורים בעלי מסות שונות מהמגדל הנטוי של פיזה כדי להוכיח שזמן הנפילה שלהם היה בלתי תלוי במסה שלהם.^[2] הנחת יסוד זו כבר הוכחה על ידי נסיינים איטלקים כמה עשורים קודם לכן.

השוואה בין ההשקפה המיושנת לבין תוצאת הניסוי

לפי הסיפור, גלילאו גילה באמצעות ניסוי זה שהעצמים נפלו באותה תאוצה, מה שמוכיח שהתחזית שלו נכונה, ובמקביל הפריך את תורת הכבידה של אריסטו (הקובעת שעצמים נופלים במהירות פרופורציונלית למסה שלהם). רוב ההיסטוריונים מסכימים שזהו היה ניסוי מחשבתי ולא מבחן פיזיקלי שהתרחש במציאות.^[3]

רקע

הפילוסוף היווני הביזנטי והפרשן האריסטוטלי יואנס פילופונוס מהמאה ה-6 טען כי הקביעה האריסטוטלית לפיה חפצים נופלים באופן פרופורציונלי למשקלם אינה נכונה.^[4] עד 1544, על פי בנדטו ורצ'י, הנחת היסוד האריסטוטלית הופרכה בניסוי על ידי לפחות שני איטלקים.^[5] בשנת 1551, דומינגו דה סוטו הציע שעצמים בנפילה חופשית מאיצים באופן אחיד.^[5] שנתיים לאחר מכן, המתמטיקאי ג'אמבטיסטה בנדטי שאל מדוע שני כדורים, אחד עשוי ברזל ואחד מעץ, ייפלו באותה מהירות.^[5] כל זה קדם להולדתו של גלילאו גליליי ב-1564.

הכנסייה החדשה בדלפט, שם התקיים הניסוי של סטווין ודה חרוט

ניסוי דומה נערך בדלפט בהולנד, על ידי המתמטיקאי והפיזיקאי סיימון סטווין (אנ') ועל ידי יאן דה חרוט (אביו של הוגו גרוטיוס). הניסוי מתואר בספרו של סטווין משנת 1586 בשם De Beghinselen der Weeghconst ("עקרונות הסטטיקה"), ספר פורץ דרך בסטטיקה:

הבה ניקח (כפי שעשינו אני והמשכיל יאן דה חרוט, החוקר החרוץ של מסתורי הטבע) שני כדורי עופרת, האחד גדול וכבד פי עשרה מהשני, וניתן להם לרדת יחד מ-30 רגל גובה, וזה יראה, שהכדור הקל ביותר אינו ארוך פי עשרה בזמנו למטה מהכבד ביותר, אלא הם נופלים יחדיו בו-זמנית על הקרקע... זה מוכיח שאריסטו טועה.^[6][7][8]

הניסוי של גלילאו

בזמן שבו ויויאני טוען שהניסוי התרחש (בין 1589 ל-1592), גלילאו עדיין לא גיבש את הגרסה הסופית של חוק נפילת הגופים שלו. עם זאת, הוא ניסח גרסה מוקדמת שניבאה שגופים מאותו חומר הנופלים באותו תווך ייפלו באותה מהירות.^[9] זה היה בניגוד למה שלימד אריסטו: שעצמים כבדים נופלים מהר יותר מהקלים יותר, וביחס ישר למשקלם.^[9] אף על פי שסיפור זה סופר מחדש בסיפורים פופולריים, אין תיאור של גלילאו עצמו על ניסוי כזה, והיסטוריונים רבים מאמינים שזה היה ניסוי מחשבתי.^[10] יוצא דופן הוא סטילמן דרייק, שטוען שזה התרחש, פחות או יותר כפי שתיאר אותו ויויאני, כהדגמה לסטודנטים.^[9]

גלילאו הציג את רעיונותיו על אנשים נופלים, ועל קליעים בכלל, בספרו "שני מדעים חדשים", שיצא לאור בשנת 1638. שני המדעים היו מדע התנועה, שהפך לאבן היסוד של הפיזיקה, ומדע החומרים והבנייה, תרומה חשובה להנדסה.

גלילאו הגיע להשערתו באמצעות ניסוי מחשבתי מפורסם המתואר בספרו "דה מוטו אנטיקווורה".^[11] ניסוי זה מתנהל באופן הבא: דמיינו שני עצמים, אחד קל ואחד כבד יותר מהשני, מחוברים זה לזה באמצעות חוט. זרקו את מערכת החפצים הזו מראש של מגדל. אם נניח שעצמים כבדים יותר אכן נופלים מהר יותר מאלה קלים יותר (ולהפך, עצמים קלים נופלים לאט יותר), החוט יימשך במהרה כשהחפץ הקל יותר מעכב את נפילת החפץ הכבד יותר. אבל המערכת כמכלול כבדה יותר מהעצם הכבד בלבד, ולכן צריכה ליפול מהר יותר. סתירה זו מובילה למסקנה שההנחה שקרית.

ניסויים מאוחרים

ניסוי הפלה של פטיש ונוצה על הירח, על ידי האסטרונאוט דייוויד סקוט, במשימת אפולו 15 (1971)

האסטרונאוט דייוויד סקוט ביצע גרסה של הניסוי על הירח במהלך משימת אפולו 15 ב-1971, והפיל נוצה ופטיש מידיו. בגלל אטמוספירת הירח הזניחה, לא היה גרר על הנוצה (כלומר התנגדות אוויר), שפגעה בקרקע במקביל לפטיש.

ראו גם

• החוק השני של ניוטון

קישורים חיצוניים

• אריסטו, גלילאו, והמגדל של פיזה - ספר מאת Lane Cooper, משנת 1935
• גלילאו, ויואני, והמגדל של פיזה - מאמר מאת Michael Serge משנת 1989