有关伽利略的故事_伽利略发现单摆原理的故事

时间:2013-06-26  栏目:励志故事  点击:10042 次

有关伽利略的故事_伽利略发现单摆原理的故事

少年朋友们,你们注意过家中或商店里那些古老的摆钟吗?“嗒、嗒、嗒……”钟摆一左一右地来回摆动,将时间精确地表示出来,俨然像一位公正的时间老人。你们知道最先发现单摆具有计时作用的人是谁吗?他就是意大利著名的物理学家、天文学家伽利略。

比萨是意大利的名城。1581年,这里的医学院来了一位17岁的大学生,叫伽利略。虽然做商人的父亲十分想让他将来从事一种有利可图的职业—行医,可他的头脑却乐于思索物理和数学问题,而且他双手也很灵巧,常能制作出一些巧妙的小机械来。

伽利略喜欢到比萨大教堂去,因为那里安静,便于他思考问题。教堂里精致的绘画和雕刻衬托着庄严肃穆的宗教气氛。那里还有一盏长明灯,挂在从高高的屋顶上垂下的一根长绳的末端。教堂里的点灯人定时来加油、剪灯芯。

一天,伽利略又来到教堂,正巧点灯人在给灯加油。他干完活后顺手将灯一推,那灯就晃动起来。挂在绳子上的灯来回摆动,这是司空见惯的事情,可是,伽利略却看得出神。

经过仔细地观察,他不禁心里嘀咭起来,“真奇怪!怎么灯每次摆动一个来回的时间都差不多?”伽利略又去推一下灯,再仔细观察。开始,灯的摆动幅度很大,后来逐渐变小,然而,不论摆动幅度大小,所需时间都相同。

为了肯定这个论断,伽利略决定要测定长明灯每次摆动所需的精确时间。但是教堂里没有钟,伽利略的身上也没有任何可以计时的东西。他挠着头皮想了一会儿,忽然眼前一亮:对了,可以用脉搏跳动来计时!

对于学过医的伽利略来说,他当然知道人的脉搏的跳动,比当时的钟计时还要准确。于是伽利略一面摸着自己的脉搏,一面注视着灯的摆动。千真万确,每次摆动所需时间完全相同!这一发现使他兴奋不已。

回到家里,伽利略找了一根绳子和一块大铁片。他把铁片绑在绳子的末端,再把绳子的上端挂在屋子的横梁上,让它摆动。然后,他计数着铁片摆动的次数,发现它的摆动比自己脉搏的跳动慢。

他自言自语道:“我的脉搏每分钟跳72次,怎样才能使铁片的摆动也达到这个数目呢?也许绳子短一些,它就会摆动得快一些。”于是他缩短了绳子的长度。

果然,铁片摆动得快起来了。他反反复复做了好多回试验,终于使铁片每分钟也刚好摆动72次,不多也不少。“这会有助于医生诊断的,”伽利略想。

于是,伽利略就想到利用这一发现制作一架测脉搏的仪器。他反复地试验,不断地改进。几天之后,测脉搏的小仪器便做成了。伽利略拿着这个小仪器去给医学院的老师看。

“这是什么?”老师问道。

“这是一架帮您测定病人脉搏的仪器。”伽利略边回答,边示范,“你把这根绳绕在仪器的顶端,把铁片固定在绳的下端,把它料拉过来,然后放手让它摆动。

绳子上有个标记,当它时准贴在仪器刻盘上的某个数字时,就表示绳子每分钟摆动的次数。比如,当标记对准数字72时,绳子就每分钟摆动72次;

如果绳上的标记对准数字80时,绳子就摆动80次。你要想让绳子摆动得快一些,就让它缩短些,这只要把绳子在顶端多绕几圈就行了;

相反,你想让绳子摆动得慢一些,就把它放长些,这只要把绕在顶端的绳子放出几圈就行了。不过,要注意,绳子必须不碰到它背后那个刻盘以及其他东西,否则就不准了。还有,当绳子摆动时不能挪动仪器。”

听了伽利略的一番介绍,老师感到很惊喜。因为利用这种仪器,医生就能迅速、准确地测定病人的脉搏。当然,这架仪器虽然能测脉搏却不能计时。

因为一则它精度不够,二则它没有一套传动进位机构,使得60秒能进为I分,60分能进为I小时。尽管如此,伽利略发明的这架仪器还是有重大的科学意义的。因为在地球引力作用下,摆的这种来回往复的运动具有等时性,是制造精密的摆钟的基础。

少年朋友们,科学并不只是创造新的事物,更有对本来已存在的自然规律的发现。它们已经存在了几百几千万年了,等待着我们用聪慧的头脑和敏锐的双眼去发现。