تسارع الجاذبية
لفت جاليليو الانتباه إلى حقيقة أن أي جسم ساقط يطير ببطء في البداية، ثم بشكل أسرع وأسرع - تتسارع حركته. أراد العالم أن يقيس بالضبط مقدار تسارع السقوط، أي مقدار زيادة سرعة الجسم الساقط في كل ثانية. ولكن كيف يتم إجراء مثل هذه القياسات؟ إن رمي الكرات من برج عالٍ أمر عديم الفائدة: فهي تسقط بسرعة كبيرة، ولم يكن لدى غاليليو ما يقيسه لفترات زمنية قصيرة - لم تكن ساعات التوقف موجودة في ذلك الوقت.
قرر العالم إبطاء السقوط حتى يصبح في متناول القياس بوسائله الضئيلة. قرر غاليليو أن ندع الكرة تتدحرج في أخدود مائل. إذا كان المنحدر صغيرًا، فسوف تتدحرج الكرة ببطء شديد بحيث يمكنك مشاهدة التغير في سرعتها.
أخذ جاليليو لوحًا يبلغ سمكه ثلاثة أصابع وطوله اثني عشر ذراعًا (وفقًا لمعاييرنا يبلغ حوالي سبعة أمتار) ووضعه على حافته وقطع أخدودًا على طول اللوحة بأكملها. لقد غطى الأخدود بأنعم الرق، وقام بتنعيم الرق وصقله بعناية بحيث تتدحرج الكرة البرونزية الصغيرة على طول الأخدود دون أي تدخل.
ومع ذلك، كان لا يزال بحاجة إلى ساعة للقياسات. كان هناك ما يشبه الساعة في ذلك الوقت، ولكن بآلية غير كاملة للغاية. اشترى عالم الفلك تايكو براهي، أحد المعاصرين لجاليليو، ساعة ميكانيكية لمرصده، لكنه لم يستخدمها أبدًا. لقد كانوا متقلبين للغاية وغير موثوقين.
باختصار، لم يكن لدى غاليليو ساعة. مثل هذه العقبة، بالطبع، لا يمكن أن تمنعه. قام جاليليو بصنع ساعة مائية محلية الصنع.
أخذ دلوًا، وحفر حفرة في قاعه، ووضع كوبًا تحته. سكب جاليليو الماء في الدلو وقام بسد الحفرة.
أثناء التجارب، أطلق العالم كرة على طول المزلق بيد واحدة، وبالأخرى سيطر على ساعته: كان يطلق الكرة ويفتح الحفرة، وبمجرد أن تتدحرج الكرة إلى الخط المقصود، فإنه يسد الحفرة وإزالة الزجاج بالماء الذي تدفق فيه.
قام جاليليو بوزن كوب وحدد الفترات الزمنية بكمية المياه المتجمعة فيه. قال مازحا:
ثواني مبتلة، لكن على الأقل أستطيع وزنها.
بالطبع، باستخدام هذه الطريقة لقياس الوقت، كان من السهل جدًا ارتكاب الأخطاء. ولتقليل حجم الخطأ المحتمل، كرر جاليليو كل تجربة عدة مرات، محاولًا تدريب نفسه على فتح وإغلاق الثقب في دلو من الماء في أسرع وقت ممكن. اكتسب العالم مهارة كبيرة في هذه المهمة المزعجة.
أولاً، أطلق جاليليو كرة من الطرف العلوي لمزلق مائل بحيث تدحرجت على طوله بالكامل. في هذه الحالة، كان كوبًا ممتلئًا مملوءًا بالماء. ثم قام جاليليو بتمييز الأخدود على طوله إلى أربعة أجزاء متساوية وبدأ في ملاحظة الوقت الذي قطعت فيه الكرة ربع المسار بأكمله فقط. في هذه الحالة، تم جمع نصف كوب من الماء فقط - بالضبط نصف ما كان عليه في الحالة الأولى.
ثم قام العالم بدحرجة الكرة من منتصف الحضيض، أي أنه تركها تجري في منتصف الطريق، ووزن الماء الوارد مرة أخرى.
أجرى جاليليو عدة مئات من هذه التجارب وأصبح مقتنعًا بأن سقوط الكرة على طول منحدر مائل لم يكن مجرد حركة متسارعة، بل كان متسارعًا بشكل منتظم.
تزداد سرعة سقوط الكرة بالتساوي - فهي تصل كل ثانية، إذا جاز التعبير، بأجزاء متساوية. ويحدث السقوط الحر للأجسام وفق نفس القانون.
ومع ذلك، لم يتمكن غاليليو نفسه أبدًا من قياس مقدار زيادة سرعة الأجسام المتساقطة بدقة - فقد ارتكب خطأً أدى إلى تقليل قيمة التسارع بمقدار النصف بالضبط. تم تصحيح خطأ جاليليو هذا من قبل علماء آخرين. لقد ثبت الآن أن الجسم الذي يسقط سقوطًا حرًا يسرع حركته بمقدار 9.81 مترًا في الثانية خلال ثانية واحدة.
وتسمى القيمة 9.81 متر في الثانية بتسارع الجاذبية تحت تأثير الجاذبية.
| <<< Назад
|
إلى الأمام >>> |
لكن في منزله في مكتبه، الذي أصبح أول مختبر فيزيائي على كوكبنا، تمكن غاليليو من إبطاء سقوطه. أصبح في متناول العين والدراسة المتأنية والممتعة.
ولهذا الغرض بنى جاليليو خندقًا مائلًا طويلًا (اثنتي عشرة ذراعًا). تم تنجيد الداخل بجلد ناعم. وأنزل عليها كرات مصقولة من الحديد والنحاس والعظم.
على سبيل المثال، فعلت هذا.
تم ربط الخيط بالكرة التي كانت في الأخدود. ألقى بها فوق الكتلة، وعلق وزنًا في طرفه الآخر، والذي يمكن خفضه أو رفعه عموديًا. تم سحب الوزن إلى الأسفل بوزنه، وإلى الأعلى عبر الخيط بواسطة كرة من شلال مائل. ونتيجة لذلك، تحركت الكرة والوزن بالطريقة التي أرادها المجرب - لأعلى أو لأسفل، بسرعة أو ببطء، اعتمادًا على ميل المزلق ووزن الكرة ووزن الوزن. وبالتالي يمكن للكرة والوزن أن يتحركا تحت تأثير الجاذبية. وكان هذا الخريف. صحيح، ليس مجانيا، تباطأ بشكل مصطنع.
أولاً، وجد جاليليو قانون الحالة المستقرة لهذا النظام: يجب أن يكون وزن الوزن مضروبًا في ارتفاع الطرف المرتفع للمزلق المائل مساويًا لوزن الكرة مضروبًا في طول المزلق. هكذا ظهرت حالة توازن النظام - قانون الجليل للمستوى المائل.
ولم يُقال شيء بعد عن السقوط وأسراره.
ليس من الصعب دراسة الجمود: فهو ثابت مع مرور الوقت. تمر الثواني والدقائق والساعات - لا شيء يتغير.
الموازين والمساطر - هذا كل ما تحتاجه للقياسات *.
* (ولهذا السبب، منذ العصور القديمة، بدأت الإحصائيات في التطور، وهو فرع من الفيزياء يتعامل مع جميع أنواع الجمود: المقاييس المتوازنة، والكتل، والرافعات. كل هذه الأشياء ضرورية، وفهمها مهم ومفيد؛ فلا عجب أن أرخميدس اليوناني الشهير خصص لها الكثير من الوقت. حتى في حالة عدم القدرة على الحركة، لاحظ الكثير مما كان ضروريًا لمخترعي "الآلات المحتملة". ومع ذلك، لكي نكون انتقائيين، لم تكن هذه فيزياء حقيقية بعد، بل كانت مجرد تحضير للفيزياء الحقيقية بدراسة الحركات.)
ثم بدأ جاليليو بدراسة حركة الكرات. كان هذا اليوم هو عيد ميلاد الفيزياء (للأسف، تاريخه التقويمي غير معروف). لأنه في ذلك الوقت خضعت عملية متغيرة الزمن للدراسة المختبرية الأولى. لم يتم استخدام المساطر فحسب، بل تم استخدام الساعات أيضًا. لقد تعلم جاليليو قياس مدة الأحداث، أي إجراء العملية الرئيسية المتأصلة في أي تجربة فيزيائية.
إن أسطورة ساعة جاليليو المختبرية مفيدة. في ذلك الوقت كان من المستحيل شراء ساعة توقيت في المتجر. حتى المشايات لم يتم اختراعها بعد. لقد خرج جاليليو من الموقف بطريقة خاصة جدًا. كان يحسب الوقت بنبضات نبضه، ثم، كما يؤكد كتاب السيرة الذاتية منذ فترة طويلة، صنع ساعة مختبرية جيدة من مكونات غير متوقعة: دلو ومقاييس وزجاج بلوري. لقد أحدث ثقبًا في قاع الدلو يتدفق من خلاله تيار مستمر من الماء. ولاحظ من الشمس عدد أوقيات الماء المتدفقة في الساعة، ثم قام بحساب وزن الماء المتدفق في الدقيقة وفي الثانية.
وهنا التجربة. يقوم العالم بإنزال الكرة في الحضيض ويضع على الفور كوبًا تحت التيار. عندما تصل الكرة إلى نقطة محددة مسبقًا، يقوم بتحريك الزجاج بعيدًا بسرعة. كلما طالت مدة تدحرج الكرة، زاد تدفق المياه إليها. كل ما تبقى هو وضعه على الميزان - ويتم قياس الوقت. لماذا لا ساعة توقيت؟
قال غاليليو: "ثواني مبتلة، ولكن يمكن وزنها".
مع مراعاة الدقة الأولية، تجدر الإشارة إلى أن هذه الساعات ليست بسيطة كما قد تبدو. من غير المرجح أن يأخذ جاليليو في الاعتبار انخفاض الضغط (وبالتالي سرعته) لتدفق الماء مع انخفاض مستوى الماء في الدلو. لا يمكن إهمال ذلك إلا إذا كان الدلو واسعًا جدًا وكان التيار ضيقًا. ربما كان الأمر كذلك.
13/05/2002
استمر تطور ساعات البندول أكثر من ثلاثمائة عام. آلاف الاختراعات في طريقها إلى الكمال. لكن فقط من وضع النقطة الأولى والأخيرة في هذه الملحمة العظيمة سيبقى في الذاكرة التاريخية لفترة طويلة.
استمر تطور ساعات البندول أكثر من ثلاثمائة عام. آلاف الاختراعات في طريقها إلى الكمال. لكن فقط أولئك الذين ميزوا النقطة الأولى والأخيرة في هذه الملحمة العظيمة سيبقون في الذاكرة التاريخية لفترة طويلة.
ساعة التلفاز
قبل أي برنامج إخباري على شاشة التلفزيون، نرى ساعة، عقربها الثاني، بكرامة كبيرة، يقوم بالعد التنازلي للدقائق الأخيرة قبل بدء البرنامج. هذا القرص هو الجزء المرئي من الجبل الجليدي المسمى AChF-3، ساعة فيدشينكو الفلكية. ليس كل جهاز يحمل اسم مصممه، ولا يتم ذكر كل الاختراعات في الموسوعات.
حصلت ساعة فيودوسيوس ميخائيلوفيتش فيدشينكو على هذا الشرف. وفي أي بلد آخر، سيعرف كل تلميذ عن مخترع بهذا المستوى. وهنا، قبل 11 عاماً، توفي مصمم متميز بهدوء وتواضع ولم يتذكره أحد حتى. لماذا؟ ربما كان في وقت من الأوقات عنيدًا، ولم يكن يعرف كيف يتملق وينافق، وهو ما لم يعجبه المسؤولون العلميون كثيرًا.
ساعد حادث فيدشينكو في اختراع الساعة الشهيرة. واحدة من تلك الحوادث الغامضة التي تزين تاريخ العلم.
تم تحديد أول نقطتين في تاريخ ساعات البندول من قبل عالمين عظيمين - غاليليو غاليلي وكريستيان هويجنز، اللذين ابتكرا ساعات بندول بشكل مستقل، وجاء اكتشاف قوانين تذبذب البندول إلى غاليليو أيضًا بالصدفة. ستسقط حجرة على رأس أحدهم ولن يحدث شيء، ولا حتى ارتجاج، أما بالنسبة لآخر فإن تفاحة بسيطة تكفي لإيقاظ فكر نائم في العقل الباطن لاكتشاف قانون الجاذبية الشاملة. الحوادث الكبرى تحدث، كقاعدة عامة، لشخصيات عظيمة.
في عام 1583، في كاتدرائية بيزا، لم يستمع شاب فضولي يدعى غاليليو غاليلي إلى خطبة بقدر إعجابه بحركة الثريات. بدت ملاحظات المصابيح مثيرة للاهتمام بالنسبة له، وعندما عاد إلى المنزل، قام جاليليو البالغ من العمر تسعة عشر عامًا بعمل تركيب تجريبي لدراسة تذبذبات البندول - كرات الرصاص المثبتة على خيوط رفيعة. كان نبضه بمثابة ساعة توقيت جيدة.
وهكذا اكتشف جاليليو جاليلي تجريبيًا قوانين تذبذب البندول التي تتم دراستها في كل مدرسة اليوم. لكن جاليليو كان صغيرًا جدًا في ذلك الوقت بحيث لم يفكر في وضع اختراعه موضع التنفيذ. هناك الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام حولنا، وعلينا أن نسرع. وفقط في نهاية حياته، تذكر رجل عجوز مريض وأعمى تجاربه الشبابية. وقد خطر بباله - قم بتوصيل عداد التذبذب بالبندول - وستحصل على ساعة دقيقة! لكن قوة غاليليو لم تعد هي نفسها، ولم يكن العالم قادرًا إلا على رسم رسم للساعة، لكن ابنه فينتشنزو أكمل العمل، والذي توفي قريبًا ولم يحظ إنشاء ساعات البندول من قبل غاليليو بدعاية واسعة النطاق.
بعد ذلك، كان على كريستيان هويجنز أن يثبت طوال حياته أن شرف إنشاء أول ساعة بندول كان ملكًا له. وفي هذه المناسبة عام 1673 كتب:
"يزعم البعض أن غاليليو حاول أن يصنع هذا الاختراع، لكنه لم يكمل المهمة؛ فهؤلاء الأشخاص يقللون من مجد جاليليو أكثر من مجدي، لأنه اتضح أنني أكملت نفس المهمة بنجاح أكبر منه."
ليس من المهم جدًا أي من هذين العالمين العظيمين هو "الأول" في إنشاء ساعات ذات بندول. والأهم من ذلك بكثير هو أن كريستيان هويجنز لم يصنع نوعًا آخر من الساعات فحسب، بل ابتكر علم قياس الوقت. ومنذ ذلك الوقت، تمت استعادة النظام في صناعة الساعات. "الحصان" (الممارسة) لم يعد يتقدم على "القاطرة" (النظرية). تم إحياء أفكار Huygens من قبل صانع الساعات الباريسي Isaac Thuret. هذه هي الطريقة التي رأت بها الساعات ذات التصميمات المختلفة للبندول التي اخترعها Huygens النور.
بداية "المهنة" لمدرس الفيزياء
لم تكن فيودوسيا ميخائيلوفيتش فيدشينكو، المولودة عام 1911، تعرف شيئًا عن شغف البندول منذ ثلاثمائة عام. ولم يفكر في الساعة على الإطلاق. بدأت "حياته المهنية" في مدرسة ريفية فقيرة. أُجبر مدرس فيزياء بسيط على أن يصبح مخترعًا قسريًا. وإلا كيف يمكنك، بدون المعدات المناسبة، شرح القوانين الأساسية للطبيعة للأطفال الفضوليين؟
قام المعلم الموهوب ببناء منشآت توضيحية معقدة وربما لم يفوت تلاميذ المدارس دروسه. غيرت الحرب مصير المخترع الشاب؛ وأصبح فيدشينكو ميكانيكيًا متميزًا لأدوات الدبابات. وهنا كان جرس القدر الأول - بعد نهاية الحرب، عُرض على فيودوسيوس ميخائيلوفيتش وظيفة في معهد خاركوف للقياسات وأدوات القياس، في مختبر، حيث تم تسجيل ما يلي من بين المواضيع العلمية: "التحقيق إمكانية زيادة دقة الساعة بالبندول الحر من النوع “القصير”.
كتابه المرجعي كان "رسالة في الساعات" بقلم كريستيان هويجنز. هكذا التقى إف إم فيدشينكو غيابيًا بأسلافه المشهورين كريستيان هويجنز وويلهلم إكس شورت.
النقطة قبل الأخيرة في تاريخ الساعات البندولية حددها العالم الإنجليزي فيلهلم إتش شورت. صحيح أنه كان يُعتقد لفترة طويلة أنه من المستحيل إنشاء ساعة ببندول أكثر دقة من ساعة شورت. في العشرينات من القرن العشرين، تقرر الانتهاء من تطور أجهزة الزمن البندول. لم يكن كل مرصد مجهزًا بشكل كافٍ إذا لم يكن لديه ساعة شورت الفلكية، ولكن كان لا بد من دفع ثمنها بالذهب.
تم شراء نسخة واحدة من ساعة شورت بواسطة مرصد بولكوفو. الشركة الإنجليزية التي قامت بتركيب جهاز ضبط الوقت منعت حتى من لمسه، وإلا تنازلت عن كامل مسئوليتها عن تركيب الآلية الماكرة. في الثلاثينيات، تم تكليف الغرفة الرئيسية للأوزان والمقاييس في لينينغراد بكشف سر ساعة شورت والبدء في إنتاج أجهزة مماثلة بنفسها. نظر عالم المقاييس الموهوب I. I. Kvanberg إلى آلية الساعة من خلال الزجاج المحكم للأسطوانة وحاول عمل نسخة بدون رسومات. وكانت النسخة جيدة بما فيه الكفاية، ولكنها ليست مثالية. كان من المستحيل رؤية كل التفاصيل الدقيقة الإنجليزية من خلال الزجاج. ومع ذلك، قبل الحرب، أنتج مصنع إيتالون عدة نسخ من ساعات كفانبيرج.
كان هذا الموضوع "البسيط" - صنع ساعة أكثر دقة مما فعلته شورت - هو الذي عُهد به إلى الوافد الجديد إف إم فيدشينكو، الذي جاء إلى خاركوف بعد الحربمعهد
العودة إلى الأصول
أثبت حرفي خاركوف ذلك في عام 1673، حيث قال كريستيان هويجنز في كتابه "أطروحة عن الساعات" كل شيء تقريبًا عن كيفية صنع ساعات البندول. اتضح أنه لكي تكون الساعة دقيقة، من الضروري ألا يصف مركز ثقل البندول في الفضاء قوسًا من الدائرة، بل جزءًا من الشكل الدائري: المنحنى الذي تمتد على طوله نقطة على حافة الدائرة. تتحرك عجلة تتدحرج على طول الطريق. في هذه الحالة، ستكون اهتزازات البندول متزامنة، ومستقلة عن السعة. حاول هيغنز نفسه، الذي أثبت كل شيء من الناحية النظرية، تحقيق هدفه من خلال صنع آلاف الاختراعات، لكنه لم يقترب من المثالية.
حقق أتباع هيغنز، بما في ذلك شورت، الدقة بطريقة مختلفة - فقد عزلوا البندول قدر الإمكان عن التأثيرات الخارجية، ووضعوا ساعة الدقة في عمق الطابق السفلي، في الفراغ، حيث تتغير الاهتزازات ودرجة الحرارة إلى الحد الأدنى
من ناحية أخرى، أراد فيدشنكو تحقيق حلم هويجنز وإنشاء بندول متزامن. يقولون أن كل شيء مثالي بسيط. لذلك علق فيدشينكو البندول على ثلاثة نوابض إجمالاً - اثنان طويلان على الجانبين وواحد قصير في المنتصف. قد لا يبدو الأمر مميزًا، ولكن في الطريق إلى الاكتشاف كانت هناك آلاف التجارب. لقد جربنا نوابض سميكة ورفيعة، وطويلة وقصيرة، ومسطحة، وذات مقطع عرضي متغير. خمس سنوات طويلة من العمل الصبور والمضني، وعدم تصديق زملائه، توقفوا ببساطة عن الاهتمام به، وفجأة وقع حادث سعيد، وذلك بفضل خطأ أولي في تجميع التعليق.
لم يتم ربط العديد من البراغي بشكل صحيح، وتصرف التعليق بطريقة بدأ البندول في إجراء تذبذبات متزامنة. تم فحص التجارب وإعادة فحصها، وبقي كل شيء على حاله. أدى تعليق البندول ثلاثي النوابض إلى حل مشكلة هيغنز - عندما يتغير مدى التذبذب، تظل الدورة الشهرية دون تغيير.
العاصمة، بالطبع، جذبت المخترع الموهوب. في عام 1953 م. تم نقل Fedchenko إلى موسكو، إلى مختبر أدوات الزمن البندول التابع لمعهد البحث العلمي لعموم الاتحاد للقياسات الفيزيائية والتقنية والهندسة الراديوية الذي تم إنشاؤه.
بالطبع، لم يعجبه خاركوف. تلقى Fedchenko ضربة تحت الحزام - لم يعطوه أداة آلية مستوردة عالية الدقة تكلف الكثير من المال. أحضر المخترع ثلاث نسخ فقط من الساعة التجريبية الأولى AChF-1 إلى موسكو. لمواصلة العمل، كانت الآلة ضرورية، ولم يتم بيع هذه المعدات في المتاجر في جميع أنحاء البلاد. كان الأمر صعبا، لكن كان من الممكن العثور على الآلة المطلوبة من أصحاب القطاع الخاص، ووجدها فيدشينكو. ولكن كيف تدفع؟ لم تصدر الوكالة الحكومية نقدا، وخاصة هذا المبلغ - أحد عشر ألف روبل.
أدرك فيدشينكو اليائس أنه بدون معدات دقيقة كان بدون أيدي، انطلق في مغامرة حقيقية. التفت مباشرة إلى مدير بنك الدولة ووجد كلمات مقنعة حول أهمية اختراعه لدرجة أن رجلاً ذكيًا وشجاعًا، محترفًا في مجاله، وثق بالسيد، وأعطاه المبلغ المطلوب نقدًا، ولم يتطلب سوى إيصال كوثيقة. هذا أحد الأمثلة على عبارة "واضح ولكن لا يصدق".
لعدة عقود أخرى، تم تحسين آلية ساعة فيدشينكو الفلكية، حتى ظهر النموذج الشهير "ACHF-3"، الذي جلب الشهرة لكل من المؤلف والدولة. تم عرض الساعات عالية الدقة في المعرض العالمي في مونتريال وحصلت على ميداليات VDNKh. يتم تضمين أوصاف الساعات في الموسوعات وفي العديد من المنشورات الجادة حول قياس الوقت.
تألق ومأساة اختراع فيدشينكو
F. M. Fedchenko - ابتكر ساعات بندول ميكانيكية إلكترونية عالية الدقة في وقت بدأت فيه أجهزة التوقيت الكوارتز والجزيئية والذرية في الظهور بالفعل. لا يمكن مقارنة هذه الأنظمة. يؤدي كل منهم مهامه المحددة ولا يمكن الاستغناء عنه في مجاله. ولكن لسوء الحظ، ليس الجميع يفهم هذا. لم تُحرم فيودوسيا ميخائيلوفيتش فيدشينكو أبدًا من اهتمام العلماء وزملائه. لكن المسؤولين، الذين يعتمد عليهم غالبًا مصير المخترع نفسه واختراعه، لا يعرفون دائمًا ما يفعلونه.
تعاملت لجنة معايير الدولة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية مع المصمم الشهير ببرود. في عام 1973، عرضت VNIIFTRI دفع أجر لائق للمخترع مقابل أكثر من خمسة وعشرين عامًا من العمل في إنشاء ساعات فلكية محلية، مما جلب للبلاد تأثيرًا اقتصاديًا هائلاً واستقلالًا عن استيراد حركات الساعات الدقيقة. واعتبرت شركة Gosstandart أنه من الممكن خفض الأجر المقترح بمقدار 9 مرات، مشيرة إلى أن “دقة الساعة AChF-3 أقل من الساعات الذرية الحالية”. بالطبع أقل. ولكن لا يوجد سوى ساعات ذرية في البلد بأكمله، ويتم خدمتها من قبل فريق كامل من الموظفين، وهذا هو معيار الدولة للوقت والتردد، وساعات فيدشينكو لها غرض مختلف تمامًا - فهي تحافظ على الوقت. حتى الآن، تم تجهيز العديد من مراكز التلفزيون والمطارات ومراكز الفضاء والمراصد بساعات فيدشينكو.
هل يمكن لأي شخص أن يفكر في مقارنة سرعة الدراجة والصاروخ الفضائي؟ وقارن جوستاندارت ساعات بندول فيدشنكو، التي تعطي خطأً قدره ثانية واحدة كل 15 عامًا، بالساعات الذرية، التي تخطئ بنفس الثانية خلال ثلاثمائة ألف عام. يمكنك فقط تقييم نظام من فئة مماثلة. على سبيل المثال، تعتبر ساعات Fedchenko أرخص بكثير وأكثر اقتصادا وأكثر موثوقية وأكثر ملاءمة للاستخدام وأكثر دقة، مقارنة بساعات Short. دعونا لا ننتبه إلى المسؤولين قصيري النظر وعديمي الضمير من جميع الرتب. الشيء الرئيسي هو أننا سوف نتذكر ونفخر بأن مواطننا فيودوسيا ميخائيلوفيتش فيدشينكو وضع النقطة الأخيرة في تطوير ساعات البندول. استمع إلى مدى الفخر الذي يبدو عليه الأمر - من غاليليو وهويجنز إلى فيدشينكو!
كان السيد بالطبع يعرف قيمته ويعرف أنه سيكون هناك منتقدون حاقدون سيحاولون التقليل من أهمية اختراعه. حتى لا ينسوا أعمال حياته، جاء فيدشينكو نفسه إلى متحف البوليتكنيك في عام 1970 مع عرض لقبول هدية وعرض ساعة من تصميمه. اليوم في القاعة الصغيرة لمتحف موسكو يمكنك رؤية العديد من روائع فن صناعة الساعات، بما في ذلك الساعات - المخترع بحرف كبير "أنا" - فيودوسيوس ميخائيلوفيتش فيدشينكو
جهاز مادي جديد - القلب
يعرف الجميع البرج النحيف الواقع في مدينة بيزا الإيطالية من خلال العديد من اللوحات والصور الفوتوغرافية. مألوف ليس فقط لأبعاده ونعمته، ولكن أيضًا للكارثة التي تخيم عليه. ينحرف البرج ببطء ولكن بشكل ملحوظ عن الوضع الرأسي، كما لو كان ينحني.
يقع برج بيزا المائل “المائل” في المدينة التي ولد فيها العالم الإيطالي الكبير المعاصر وقام بالعديد من الدراسات العلمية جاليليو جاليلي. وفي مسقط رأسه، أصبح جاليليو أستاذًا جامعيًا. أستاذ الرياضيات، رغم أنه لم يدرس الرياضيات فحسب، بل درس أيضًا البصريات وعلم الفلك والميكانيكا.
ولنتخيل أننا في أحد أيام الصيف الجميلة في تلك السنوات البعيدة نقف بالقرب من برج بيزا المائل، نرفع رؤوسنا ونرى في الرواق العلوي... غاليليو. عالم معجب بمنظر جميل للمدينة؟ لا، فهو، مثل تلميذ مرح، يرمي أشياء مختلفة إلى الأسفل!
كان برج بيزا المائل المخرم شاهدا لا إرادي على تجارب جاليليو جاليلي.
وربما ستزداد دهشتنا أكثر إذا قال شخص ما في هذا الوقت إننا حاضرون في إحدى أهم التجارب الفيزيائية في تاريخ العلم.
قال أرسطو، وهو مفكر واسع الأفق عاش في القرن الرابع قبل الميلاد، إن الجسم الخفيف يسقط من ارتفاع أبطأ من الجسم الثقيل. كانت سلطة العالم عظيمة جدًا لدرجة أن هذا البيان اعتبر صحيحًا تمامًا لآلاف السنين. علاوة على ذلك، يبدو أن ملاحظاتنا اليومية تؤكد في كثير من الأحيان فكرة أرسطو - الأوراق الخفيفة تتطاير ببطء وسلاسة من الأشجار في غابة الخريف، ويضرب البَرَد الكبير بقوة وبسرعة على السطح...
لكن لم يكن من قبيل الصدفة أن قال جاليليو ذات مرة: "... في العلوم، لا تستحق آلاف السلطات بيانًا متواضعًا وصحيحًا". لقد شكك في صحة أرسطو.
ساعدت المراقبة الدقيقة للمصابيح المتأرجحة في الكاتدرائية جاليليو على تحديد أنماط حركة البندول.
فكيف يتصرف الجسمان - الخفيف والثقيل - إذا تم ربطهما ببعضهما البعض؟ بعد أن سأل نفسه هذا السؤال، فكر جاليليو أكثر: يجب أن يبطئ الجسم الخفيف حركة الجسم الثقيل، لكنهما معًا يشكلان جسمًا أثقل، وبالتالي، يجب عليهما (وفقًا لأرسطو) أن يسقطا بشكل أسرع.
أين هو الطريق للخروج من هذا الطريق المسدود المنطقي؟ لا يمكننا إلا أن نفترض أن كلا الجسمين يجب أن يسقطا بنفس السرعة.
تتأثر التجارب بشكل ملحوظ بالهواء - حيث تسقط ورقة الشجرة الجافة ببطء على الأرض بفضل ضربات الرياح اللطيفة.
ويجب إجراء التجربة على أجسام ذات أوزان مختلفة، ولكن بنفس الشكل الانسيابي تقريبًا، حتى لا يقوم الهواء "بتصحيحاته" على الظاهرة قيد الدراسة.
ويسقط جاليليو من برج بيزا المائل في نفس اللحظة قذيفة مدفع تزن 80 كيلوجرامًا ورصاصة بندقية أخف بكثير تزن 200 جرام فقط. كلا الجثتين تصلان إلى الأرض في نفس الوقت!
جاليليو جاليلي. لقد جمع بشكل متناغم بين مواهب الفيزيائي النظري والتجريبي.
أراد جاليليو أن يدرس سلوك الأجسام عندما لا تتحرك بهذه السرعة. لقد صنع حوضًا مستطيلًا بجدران مصقولة جيدًا من كتل خشبية طويلة، ووضعه بزاوية وترك الكرات الثقيلة أسفله (بعناية، دون دفع).
لم تكن الساعات الجيدة موجودة بعد، وقد قام جاليليو بحساب الوقت الذي تستغرقه كل تجربة من خلال وزن كمية المياه المتدفقة عبر أنبوب رفيع من برميل كبير.
وبمساعدة مثل هذه الأدوات "العلمية"، أسس جاليليو نمطًا مهمًا: المسافة التي تقطعها الكرة تتناسب طرديًا مع مربع الزمن، وهو ما أكد فكرته حول إمكانية تحرك الجسم بتسارع ثابت.
بمجرد وصوله إلى الكاتدرائية، لاحظ كيف تمايلت المصابيح ذات الأحجام والأطوال المختلفة، توصل جاليليو إلى استنتاج مفاده أنه بالنسبة لجميع المصابيح المعلقة على خيوط من نفس الطول، فإن فترة التأرجح من نقطة قمة إلى أخرى وارتفاع الارتفاعات هي نفسها وثابت - بغض النظر عن الوزن! كيف تؤكد استنتاجًا غير عادي وصحيح تمامًا كما اتضح فيما بعد؟ بماذا يمكننا مقارنة اهتزازات البندول، ومن أين يمكننا الحصول على معيار زمني؟ وتوصل جاليليو إلى حل سيكون بمثابة مثال على تألق وذكاء الفكر الجسدي لأجيال عديدة من العلماء: فقد قارن تذبذبات البندول مع تردد نبضات قلبه!
مظهر وهيكل أول ساعة بندول اخترعها كريستيان هويجنز.
وبعد أكثر من ثلاثمائة عام فقط، في منتصف القرن العشرين، قام إيطالي عظيم آخر، هو إنريكو فيرمي، بإجراء تجربة تذكرنا بإنجازات جاليليو في البساطة والدقة. سيحدد فيرمي قوة انفجار أول قنبلة ذرية تجريبية من خلال المسافة التي ستحمل إليها موجة الانفجار بتلات الورق من كفه...
أثبت غاليليو ثبات تذبذبات المصابيح والبندولات ذات الطول نفسه، وعلى أساس هذه الخاصية الرائعة للأجسام المتذبذبة، ابتكر كريستيان هويجنز أول ساعة بندول ذات دورة منتظمة في عام 1657.
نحن جميعًا ندرك جيدًا الساعة المريحة التي يعيش فيها الوقواق "المتحدث"، والتي نشأت بفضل قوة الملاحظة التي يتمتع بها جاليليو، والتي لم تتركه حتى أثناء الخدمات في الكاتدرائية.
هل يفكر الناس كثيرًا في مسألة متى و الذي اخترع البندولمشاهدة تأرجح البندول في الساعة؟ وكان هذا المخترع جاليليو. بعد محادثات مع والده (مزيد من التفاصيل:) عاد جاليليو إلى الجامعة، ولكن ليس إلى كلية الطب، بل إلى كلية الفلسفة، حيث قاموا بتدريس الرياضيات والفيزياء. ولم تكن هذه العلوم في ذلك الوقت منفصلة عن الفلسفة. في كلية الفلسفة، قرر جاليليو أن يدرس بصبر، الذي كان تعليمه يعتمد على التأمل ولم تؤكده التجارب.