GALILEO E LA NASCITA DELLA FISICA MODERNA

PROF. ROMANO LICEO VALERIANI ANNO 2013/2014

La fisica moderna è una scienza sperimentale. Il primo ad usare il metodo della misura è Galileo Galilei nel ‘600.

Lo scienziato pisano, aveva studiato sui testi di Aristotele.La sua visione dei fenomeni naturali, era legata al suo at

tegiamento nei confronti dell’ autorità: indipendente, anticonformista, «pacatamente rivoluzionario»

GALILEO: LO SCIENZIATO E IL PENSATORE

Aristotele, Galileo Newton

UN’ OPERA RIVOLUZIONARIA

Tra il 1624 e il1630 Galileo pubblica un’ opera fondamentale, il« Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo » . Il testo è scritto sotto forma di dialogo tra Simplicio ( strenuo difensore della cultura classica Aristotelica) , Salviati ( scienziato moderno, alter ego di Galileo) e Sagredo ( l’ uomo comune ).

Il Dialogo

Il dialogo è un «facsimile» dei dialoghi filosofici greci. L’ opera è divisa in giornate:

Nella prima giornata c’è il confronto tra il sistema Tolemaico e il sistema Copernicano. ( questa comporterà al pisano la scomunica, come eretico ).

Nella seconda giornata si discute della rotazione della terra e della relatività degli effetti dinamici ( principio di relatività ).

Nella terza giornata si discute della teoria delle maree (sbagliata)

Dialogo della stiva: la terra è ferma o si muove?

Simplicio : «La terra è ferma, perché se si

muovesse, un sasso lanciato in verticale non

ti ricadrebbe sulla testa….»

Salviati risponde con un magistralemonologo ( interpretato tra l’ altro

da Marco Paolini )

PRINCIPIO DI RELATIVITA’ (1)

L’ osservazione sul comportamento degli oggetti nella stivaè nota come principio di relatività Galileiano:

«A parità di condizioni iniziali, il moto di un oggetto in due sistemi di riferimento in moto relativo rettilineo traslatoriouniforme è lo stesso»

In esso si riconosce l’ indistinguibilità di certe classi di sistemi di riferimento nella descrizione del moto.Esso, insieme al principio d’ inerzia, aprirà la strada alla formulazione Newtoniana della meccanica.

PRINCIPIO DI RELATIVITA’ (2)

1)

V

2)

V0

V0

Moto del proiettile: a parità di velocità e angolo iniziale, il moto è lo stessosia che il carrello si muova, sia che sia in moto uniforme con velocità V

PRINCIPIO D’ INERZIA (1)

Durante i suoi esperimenti sul moto degli oggetti su piani inclinati,Galileo scopre molte cose: ad esempio scopre che la velocità di un grave che giunge alla alla base di un piano inclinato, non dipende dall’ angolo ma solo dall’ altezza del piano. Egli immagina ( esperimento mentale, O «Gedankenexperiment» in tedesco) che mettendo in serie un piano inclinato con un piano di angolo sempre minore, la pallina compirà sempre più strada «cercando di arrivare» alla stessa quota iniziale. Geniale.

PRINCIPIO D’ INERZIA (2)

Prima di Galileo le uniche affermazioni scientifiche credibili intorno al moto dei corpi, erano quelle di Aristotele. Il filosofo non era avezzo a sperimentare per comprovare le proprie affermazioni, era cioè convinto che bastasse il solo pensiero per descrivere la realtà. Oggi alcune di queste affermazioni paiono assurde..:

«…un grave cade perché ha la tendenza naturale a ritornare da dove è partito... E poi :

«…il mondo è costituito da quattro elementi » ( Platone docet …). «La velocità di un corpo è proporzionale alla forza applicata….»

PRINCIPIO D’ INERZIA (3)

Quando un corpo si muove strisciando contro un’ altro, si generauna forza d’ attrito costante che si oppone sempre al moto. Seil corpo si muove di moto rettilineo su di un piano, sotto l’azionedi una forza, significa che la forza d’attrito la sta equilibrando.Ecco a cosa è dovuto l’errore di Aristotele: trascurando gli effettidell’ attrito, sembra effettivamente che maggiore è la forza applicata,maggiore è la velocità. Galileo invece, con i suoi esperimenti mentali, si rende conto che un corpo soggetto a forze che si equilibrano, è fermo o si muove di moto rettilineo uniforme( inerzia)

V

Fa

FF = Fa

SI MUOVE RISPETTO A COSA?

Il principio d’ inerzia stabilisce che sono le accelerazioni ad esserecoinvolte nelle leggi del moto, ma la domanda è: accelerazioni rispetto a cosa?

Negli esperimenti ( reali o mentali) di Galileo si da per scontato che sia la terra il sistema di riferimento. Nello stesso passo del dialogo sulla stiva, si dava per scontato che stando in una nave non si avvertivano effetti , anche se la terra ruota. In realtà dei piccoli effetti ci sono ( vedi pendolo di Foucault ) ma con buona approssimazione la terra è un sistema cosiddetto inerziale. Ci si chiede se un sistema inerziale ( cioè tale che in esso il moto di un corpo non soggetto a forze, sia effettivamente rettilineo uniforme ) effettivamente esista.

Dalla teoria della relatività generale di Einstein diciamo che la risposta è….NI…In pratica è quasi inerziale un sistema con origine nel centro di massa del sistema solare, e orientamento invariabile rispetto alla cosiddette stelle fisse….