Storia della teoria della gravitazione universale

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1 Storia della teoria della gravitazione universale Prof. Daniele Ippolito Liceo Scientifico Amedeo di Savoia di Pistoia

2 Lo studio dell'astronomia è cominciato con lo sviluppo delle prime civiltà umane. I primi astronomi hanno cercato di creare teorie matematiche per descrivere da un punto di vista cinematico il moto degli astri. I filosofi hanno cercato di dare spiegazioni sulle cause che determinano tali moti. Nel XVII secolo Newton è riuscito ad inquadrare le osservazioni astronomiche in una teoria della gravitazione che è rimasta un pilastro della scienza odierna.

3 IV secolo a.c. Aristotele elabora la teoria geocentrica: la Terra è immobile al centro dell'universo. Immagina che ciascun corpo celeste sia fatto ruotare da un vento etereo provocato dal movimento della sfera superiore, fino alla sfera più esterna, mossa direttamente dalla divinità.

4 III secolo a.c. Aristarco di Samo propone una teoria eliocentrica: è la Terra a ruotare attorno al Sole e a ruotare su sé stessa quotidianamente. I moti planetari osservati dalla Terra sono comprensibili combinando moti circolari uniformi attorno al Sole.

5 II secolo a.c. Claudio Tolomeo raffina le osservazioni astronomiche ed elabora un sistema geocentrico per descriverle. I moti planetari sono la combinazione di moti circolari: ciascun pianeta ruota attorno ad un epiciclo, il cui centro ruota attorno ad un deferente, centrato in un punto detto eccentrico (D). La velocità angolare rispetto ad un altro punto, detto equante è costante.

6 1543 Niccolò Copernico riprende la teoria eliocentrica di Aristarco, pur senza nuove osservazioni astronomiche a sostegno. Nel contesto della riforma luterana, le idee di Copernico sembrano un attacco alla concezione dell'universo della Chiesa cattolica.

7 1572 Un nuovo astro, mai visto prima, appare in cielo (oggi sappiamo che si trattava di una supernova). Tycho Brahe osserva, con il metodo della parallasse, che tale astro si trova nel mondo celeste, che si riteneva immutabile: il modello aristotelico è messo in crisi. Negli anni successivi, l'osservazione di comete più distanti dalla Terra che la Luna, conferma la scoperta. Brahe sostiene un modello astronomico, detto sistema ticonico, in cui il Sole gira attorno alla Terra immobile e i pianeti ruotano attorno al Sole.

8 1609 Johannes Kepler fa dei calcoli astronomici molto accurati e riporta in auge il modello eliocentrico. Enuncia tre leggi che descrivono i moti planetari. 1 a legge di Keplero: Ciascun pianeta (compresa la Terra) descrive un'orbita ellittica rispetto alla quale il Sole si trova in uno dei due fuochi.

9 2 a legge di Keplero: Il raggio vettore che va dal Sole ad ciascun pianeta spazza aree uguali in tempi uguali. 3 a legge di Keplero: I quadrati dei periodi rivoluzione dei pianeti sono proporzionali ai cubi dei loro semiassi maggiori. T 2 a 3

10 1610 Galileo Galilei, adoperando il cannocchiale, scopre i monti della Luna, le macchie solari e quattro satelliti di Giove che ruotano attorno ad esso analogamente a come, secondo Keplero, i pianeti ruotano attorno al Sole. Il modello aristotelico subisce un ulteriore colpo mentre quello di Keplero riceve una conferma.

11 1665 Isaac Newton inizia a studiare la forza che determina un moto di rivoluzione di un satellite attorno ad un pianeta. Scopre che la forza gravitazionale esercitata dalla Terra sulla Luna è inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza ma non pubblica la scoperta. Negli anni successivi, Robert Hooke giunge alla stessa conclusione.

12 1687 Newton giunge alla legge di gravitazione universale, con la quale interpreta tutte le leggi di Keplero e tutti i moti planetari. La legge scoperta ha una validità universale, nel senso che descrive l'interazione reciproca tra due corpi qualunque aventi massa.

13 1798 Henry Cavendish misura il valore della costante G di gravitazione universale tramite una bilancia di torsione.