Наблюдения и опыты

Почему тела падают по-разному?

Вы уже знаете, что изучение природы начинается с наблюдений. Наблюдая за явлениями природы, мы замечаем некоторые закономерности. Например, можно заметить, что тяжёлый металлический шар падает быстрее, чем лёгкий лист бумаги (рис. 3.1).

Рис. 3.1

Рис. 3.1. Лист бумаги падает намного медленнее металлического шара

Наше наблюдение позволяет предположить, что более тяжёлое тело всегда падает быстрее. Тогда тела одинакового веса должны падать одинаково. Чтобы проверить это предположение, поставим опыт.

Отпустим с небольшой высоты лист бумаги так, чтобы он падал плашмя (рис. 3.2, а). Лист падает, медленно кружа в воздухе. А теперь скомкаем этот лист и снова отпустим. Мы увидим, что бумажный комок падает намного быстрее, чем лист (рис. 3.2, б). Но ведь комок не тяжелее листа! Значит, предположение, что тела одинакового веса всегда падают одинаково, не подтверждается опытом. А это означает, что оно неверно.

Продолжим наши наблюдения и опыты. Мы заметили, что лист, падая, кружил в воздухе, — это наблюдение. Оно наводит на мысль, что падение листа тормозилось сопротивлением воздуха в большей степени, чем падение комка. Это наше новое предположение. Но его тоже надо проверить на опыте.

Рис. 3.2

Рис. 3.2. Лист бумаги падает плашмя медленно (а), комок бумаги падает намного быстрее (б), а лист в вертикальном положении (в) падает быстрее, чем плашмя

Возьмём новый бумажный лист и уроним его, держа вертикально: тогда при падении лист будет рассекать воздух, благодаря чему сопротивление воздуха значительно уменьшится. И мы увидим, что теперь лист действительно падает значительно быстрее (рис. 3.2, в), чем тогда, когда он падал плашмя.

Значит, наше предположение, что различие в падении тел обусловлено сопротивлением воздуха, подтвердилось на опыте. А это означает, что оно верно!

О красивой легенде, связанной с изучением падения тел, рассказано в разделе «Чем знаменита Пизанская башня?».

Чем отличается опыт от наблюдения?

Вы могли заметить, что, ставя опыты, мы создавали специальные условия протекания явлений с определённой целью: проверить на опыте предположение, подсказанное наблюдением.

Физика, как и все науки о природе, является опытной наукой: опыт — главный источник научных знаний.

Научный опыт называют также экспериментом (от латинского «экспериментум» — опыт).