Galileo e la fisica

di Luca PatrignaniA.S.2005/06

Galileo e i suoi studi

• Galileo si occupò principalmente di meccanica e dinamica

• 1590: viene pubblicato il De Motu riguardo il movimento dei corpi

• 1632: viene pubblicato il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo

• 1639: vengono pubblicati i Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze

Caduta di un grave

• la velocità di caduta è direttamente proporzionale al peso del corpo, e inversamente proporzionale alla densità dell’ambiente.

• Un corpo in caduta ha una propria velocità in un dato ambiente, e questa è modificabile solo tramite “violenza”

Visione precedente (aristotelica)

Sensate esperienze• lasciando cadere due corpi i cui pesi sono nel

rapporto di 1:100, la differenza tra l’arrivo dell’uno e l’arrivo dell’altro sarà assai piccola

Necessarie dimostrazioni

• secondo la teoria aristotelica non era possibile il movimento nel vuoto

• dalla teoria aristotelica si ricavano due verità contrastanti. Ipotizziamo che di due corpi di diverso peso in caduta nel vuoto arrivi prima il più pesante.

• Supponiamo poi di unire i due corpi: il peso maggiore determinerebbe una maggiore velocità (I° verità)

• Ma è anche vero che la velocità del corpo più piccolo frenerebbe quella del corpo più grande (II° verità)

• Sono quindi errate le premesse aristoteliche.

Conclusioni

• La caduta è indipendente dal peso del corpo, la forma è invece influente in quanto incide sull’attrito dell’aria.

• La quiete è lo stato naturale dei corpi sublunari e il moto non si ha se non ci sono forze agenti.

• Il moto poteva essere naturale, quello con cui i corpi tornavano al proprio luogo naturale

• Oppure poteva essere violento, cioè contrario al moto naturale e causato da una forza agente.

Principio di inerziaVisione precedente (aristotelica)

Sensate esperienze• Una sfera lasciata cadere su un piano

inclinato va tanto più veloce quanto più è maggiore l’inclinazione

• Analogamente una sfera in moto che incontra una salita rallenta tanto più velocemente quanto maggiore è la pendenza.

Necessarie dimostrazioni• Se quindi teoricamente una sfera in moto

potesse percorrere uno spazio infinito in piano e senza attrito, la sua velocità non aumenterebbe né diminuirebbe in quanto non varierebbe mai l’inclinazione del piano.

Conclusioni• Ogni corpo non soggetto a forze non

equilibrate mantiene il proprio stato di moto rettilineo uniforme.

Il secondo principio della dinamicaVisione precedente (aristotelica)

• Si pensava che esercitando una forza su un corpo si imprimesse una velocità

Sensate esperienze• Non posso mai avere un moto a velocità costante se

sul corpo in movimento agiscono forze non equilibrate

Necessarie dimostrazioni

• Una forza che agisce su un corpo determina una variazione della velocità del corpo stesso.

• F=m·a (legge di Newton) La variazione della velocità dei un corpo è definita come accelerazione, rapporto tra la forza applicata e la massa del corpo stesso

Conclusioni

•Un corpo si muove a velocità costante senza che alcuna forza sia ad esso applicata

Il principio di relatività ristretta e le trasformazioni di Galileo

Visione precedente • Il concetto di “sistema di riferimento” non era

chiaro prima degli studi di Galileo, anche perché non era chiaro il concetto si inerzia.

Sensate esperienze• Viaggiando a velocità di crociera tutto

accade seguendo le leggi fisiche.• Osservando da terra un viaggiatore che

cammina su una barca ci parrà che questo vada assai più veloce di quanto non ci parrebbe se si fosse entrambi sulla terra

Necessarie dimostrazioni• Rispetto ad un osservatore esterno le

velocità di moto di un corpo e del sistema in cui il corpo si trova vanno sommate

Conclusioni• In tutti i sistemi inerziali sono valide le leggi

della fisica• Un corpo a velocità v in un sistema a velocità vS

si muoverà a velocità v’ rispetto ad un osservatore esterno con v’= v + vS e il tempo t’=t

Bibliografia

• Abbagnano N. e Fornero G., Protagonisti e testi della filosofia (nuova edizione a cura di Fornero G.), Paravia, Milano, 2000.

• Galilei G., Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (a cura di Guerneri G.L.), Orsa Maggiore Editrice, Rimini, 1995.

• Frova A. e Marenzana M., Parola di Galileo – attualità del grande scienziato in una scelta commentata dei suoi scritti, Superbur, Milano, 1998.