Construcción de un mejor Guinea y plumas

la Guinea y la pluma es uno de los más importantes experimentos en la física clásica y todavía se realiza hoy en día como una demostración de la charla para miles de introducción física de los estudiantes. Demuestra que la gravedad de la tierra acelera todos los objetos, independientemente de la masa, es decir que un objeto pesado (una guinea británica) y un objeto ligero (una pluma) caerá exactamente al mismo ritmo. Este concepto de la aceleración gravitacional uniforme fue propuesto por Galileo Galilei (1564-1642) y contradice directamente la afirmación anterior por Aristóteles (384-322 A.C.) que los objetos más pesados caen más rápido. Por supuesto si se te cae una moneda y una pluma en condiciones normales (atmósfera), la moneda golpeará el suelo primero. Pero Galileo razonó que había otra fuerza en el trabajo, frenar la pluma. Esa fuerza fue la resistencia del aire y Galileo afirmó que bajo condiciones sin resistencia del aire, todos los objetos aceleraría igualmente. Lamentablemente las técnicas para crear el vacío suficiente no existía en el momento de demostrar que Galileo correcto.

Isaac Newton (1643-1727) demostró matemáticamente que Galileo era correcto. Ley de Newton de la gravitación universal Estados que la atracción entre dos objetos de M y m colocaron una distancia r aparte (de centro a centro) está dada por F = ^GMm/_r² , donde G es la constante gravitacional. Pero la segunda ley de Newton establece que la fuerza (F) sobre un objeto (m) se relaciona con la aceleración (a) f = ma. Combinando estas dos ecuaciones obtenemos F = ^GMm/_r² = ma, o a = ^GM/_r². Así, la aceleración de la gravedad de un objeto sólo es dependiente de la masa de la tierra (M), se distancia del centro de la tierra (r) y la constante gravitacional G. Llamamos a esta aceleración debido a la gravedad g a distiguish de aceleración debido a alguna otra fuerza. El valor exacto de g varía con la localización y la densidad local de la tierra, pero gravedad estándar se define como g = 9.80665 m/s².

Newton tercera ley establece que las fuerzas existe en igualdad y enfrente de pares. Esto significa que para una fuerza dada F₁ actuando sobre una masa m pequeña dando por resultado una aceleración a₁, la tierra también experimenta una fuerza F₂ en su masa M dando como resultado una aceleración a₂. La aceleración total de la tierra y la pequeña masa m es simplemente la suma₁ +₂ = G (M + m) / r². Sin embargo, la masa de la tierra (5.98 x 10²⁴ kg) es muchos muchos órdenes de magnitud mayores que la pequeña masa m M + m es esencialmente M y un₂ es esencialmente 0. Si las matemáticas son difíciles de leer, revisa los artículos de Wikipedia sobre la Gravitación Universal y la gravedad de la tierra.

Este experimento se ha realizado incluso en la luna de Apolo 15 comandante David Scott, usando un martillo geológico de 1,32 kg y una pluma de halcón de 0,03 kg (Halcón era el nombre del módulo lunar). Porque hay no hay atmósfera en la luna, el martillo y la pluma aterrizaron en la superficie lunar al mismo tiempo. Esto fue transmitido en vivo en 1971 y un enlace al vídeo está por debajo.

En una nota histórica, la guinea era los británicos moneda de oro utilizada por primera vez en este experimento y en los Estados Unidos es a veces llamado el penique y la pluma. Muchas versiones actuales utilizan una pieza de metal ordinario en lugar de una moneda y un trozo de papel en vez de una pluma.

Tenga en cuenta que el cuadro de título está en la lista de demostración de PIRA 200 es derechos de autor 1993 por la Universidad de Minnesota y la Asociación de recursos instruccional de física. Según esta página web, la imagen de título es liberado para uso educativo sin fines de lucro. Todos los cuadros utilizados para otros fines sin ánimo de lucro, necesita conservar la firma de sus creadores...