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Esperimento di Galileo sulla caduta dei gravi dalla torre di Pisa

L'esperimento di Galileo sulla caduta dei gravi dalla torre di Pisa fu un esperimento scientifico attribuito a Galileo Galilei.

Confronto tra la credenza tradizionale e l'esito dell'esperimento

Tra il 1589 e il 1592,[1] si dice che lo scienziato italiano Galileo (all'epoca professore di matematica all'Università di Pisa) abbia fatto cadere due sfere di massa diversa dalla Torre di Pisa per dimostrare che il loro tempo di discesa era indipendente dalla loro massa, secondo una biografia dell'allievo di Galileo Vincenzo Viviani, composta nel 1654 e pubblicata nel 1717.[2][3][4][5] La premessa di base era già stata dimostrata da sperimentatori italiani qualche decennio prima.

Secondo la storia, attraverso questo esperimento, Galileo scoprì che gli oggetti cadevano con la stessa accelerazione, dimostrando che la sua previsione era vera, mentre allo stesso tempo smentiva la teoria della gravità di Aristotele, che afferma invece che gli oggetti cadono a velocità proporzionale alla loro massa. La maggior parte degli storici considera che sia stato un esperimento mentale piuttosto che un test fisico.[6]

Contesto modifica

Già Giovanni Filopono, filosofo greco bizantino del VI secolo e commentatore aristotelico, sosteneva che la parte della fisica aristotelica secondo cui gli oggetti cadono in proporzione al loro peso non era corretta, proponendo un esperimento simile a quello attribuito a Galileo.[7] Nel 1544,[8] Benedetto Varchi scrisse Questione sull'alchimia in cui contestò la visione aristotelica della caduta dei gravi e affermò che anche altri erano della stessa opinione.[9][10] Nel 1551 Domingo de Soto suggerì che gli oggetti in caduta libera accelerassero uniformemente.[11] Nella dedicatoria del Resolutio omnium Euclidis problematum[12] del 1553, il matematico Giovanni Battista Benedetti dimostra a livello teorico che corpi della stessa sostanza, che possono essere uguali o no, nello stesso mezzo percorrono spazi uguali in tempi uguali; la tesi è riproposta nel Diversarum speculationum mathematicarum et physicarum liber[13], con riferimento a due sfere omogenee, una il quadruplo dell'altra.[14] Tutto questo precedette la nascita nel 1564 di Galileo Galilei.

 
La Nieuwe Kerk a Delft, dove ha avuto luogo l'esperimento di Stevino e de Groot

Un esperimento simile è stato condotto a Delft nei Paesi Bassi, dal matematico e fisico Simone Stevino e Jan Cornets de Groot (il padre di Hugo de Groot).[15][16] L'esperimento è descritto nel libro di Stevino del 1586 De Beghinselen des Waterwichts[17] (I Principi di Idrostatica):

(NL)

«Laet nemen (soo den hoochgheleerden H. IAN CORNETS DE GROOT vlietichste ondersoucker der Naturens verborghentheden, ende ick ghedaen hebben) twee loyen clooten d'een thienmael grooter en swaerder als d'ander, die laet t'samen vallen van 30 voeten hooch, op een bart oft yet daer sy merckelick gheluyt tegen gheven, ende sal blijcken, dat de lichste gheen thienmael langher op wech en blijft dan de swaerste, maer datse t'samen so ghelijck opt bart vallen, dat haer beyde gheluyden een selve clop schijnt te wesen. [...] daerom Aristoteles voornomde everedenheyt is onrecht.»

(IT)

«Prendiamo (come ha fatto il coltissimo Jan Cornets de Groot, diligente ricercatore dei misteri della Natura, ed io ho fatto) due palle di piombo, l'una dieci volte più grande e più pesante dell'altra, e lasciamo che cadano insieme da 30 piedi di altezza, e mostrerà che la palla più leggera non è dieci volte più lenta di quella più pesante, ma esse cadono insieme a terra nello stesso tempo. [...] quindi ciò dimostra che Aristotele ha torto.»

(Simone Stevino, De Beghinselen des Waterwichts, p. 66[17])

L'esperimento di Galileo modifica

Nel momento in cui Viviani afferma che l'esperimento ebbe luogo, Galileo non aveva ancora formulato la versione definitiva della sua legge della caduta dei corpi. Tuttavia, egli aveva formulato una versione precedente che prevedeva che corpi dello stesso materiale che cadevano attraverso lo stesso mezzo sarebbero caduti alla stessa velocità.[18] Ciò era contrario a ciò che aveva insegnato Aristotele, ovvero che gli oggetti pesanti cadono più velocemente di quelli più leggeri, e in proporzione diretta al loro peso.[18][19] Sebbene questa storia sia stata raccontata in resoconti popolari, non esiste alcun resoconto dello stesso Galileo di un tale esperimento, e molti storici credono che fosse un esperimento mentale.[20] Un'eccezione è Stillman Drake, che sostiene che si sia svolta, più o meno come l'ha descritta Viviani, come manifestazione per gli studenti.[3][21]

Galileo espose le sue idee sulla caduta delle persone, e sui proiettili in generale, nel suo libro Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze (1638). Le due scienze erano la scienza del movimento, che divenne la pietra angolare della fisica, e la scienza dei materiali e delle costruzioni, un importante contributo all'ingegneria. Galileo arrivò alla sua ipotesi da un famoso esperimento mentale delineato nel suo libro De Motu.[22] Questo esperimento funziona come segue: immagina che due oggetti, uno leggero e uno più pesante dell'altro, siano collegati tra loro da una stringa. Lascia cadere questo sistema di oggetti dalla cima di una torre. Se assumiamo che gli oggetti più pesanti cadono effettivamente più velocemente di quelli più leggeri (e viceversa, gli oggetti più leggeri cadono più lentamente), la corda presto si tenderà poiché l'oggetto più leggero ritarda la caduta dell'oggetto più pesante. Ma il sistema considerato nel suo insieme è più pesante del solo oggetto pesante, e quindi dovrebbe cadere più velocemente. Questa contraddizione porta a concludere che l'assunzione è falsa.

Esecuzioni successive modifica

La caduta di un martello e di una piuma sulla Luna da parte dell'astronauta David Scott, Apollo 15

L'astronauta David Scott eseguì una versione dell'esperimento sulla Luna durante la missione Apollo 15 nel 1971, lasciando cadere una piuma e un martello dalle sue mani. A causa della trascurabile atmosfera lunare, non c'era resistenza sulla piuma, che colpì il suolo contemporaneamente al martello.

Note modifica

  1. ^ Some contemporary sources speculate about the exact date; e.g. Rachel Hilliam gives 1591 (Galileo Galilei: Father of Modern Science, The Rosen Publishing Group, 2005, p. 101).
  2. ^ Vincenzo Viviani, Racconto istorico della vita di Galileo Galilei, in Le opere di Galileo Galilei, XIX, 1938 [1654], p. 606.
    «[...] furono da esso [Galileo] convinte di falsità [...] moltissime conclusioni dell'istesso Aristotele intorno alla materia del moto, [...] come, tra l'altre, che le velocità de' mobili dell'istessa materia, disegualmente gravi, movendosi per un istesso mezzo, non conservano altrimenti la proporzione delle gravità loro, [...] anzi che si muovon tutti con pari velocità, dimostrando ciò con replicate esperienze, fatte dall'altezza del Campanile di Pisa con l'intervento delli altri lettori e filosofi e di tutta la scolaresca; [...]»
  3. ^ a b Drake (1995), pp. 19-21.
  4. ^ Sci Tech : Science history: setting the record straight, in The Hindu, 30 giugno 2005. URL consultato il 5 maggio 2009 (archiviato dall'url originale il 2 novembre 2005).
  5. ^ (EN) Vincenzo Viviani, su brunelleschi.imss.fi.it, 20090615. URL consultato il 4 marzo 2023.
  6. ^ (ES) José Manuel Montejo Bernardo, El experimento más famoso de Galileo probablemente nunca tuvo lugar, su The Conversation. URL consultato il 4 marzo 2023.
  7. ^ Christian Wildberg, John Philoponus, in Stanford Encyclopedia of Philosophy, 2018ª ed., Metaphysics Research Lab, Stanford University.
    «As regards the natural motion of bodies falling through a medium, it was Aristotle’s contention that the speed is proportional to the weight of the moving bodies and indirectly proportional to the density of the medium. Philoponus repudiates this view by appeal to the same kind of experiment that Galileo was to carry out centuries later»
  8. ^ (FR) Guillaume Libri, Histoire des sciences mathématiques en Italie: depuis la renaissance des lettres jusqu'à la fin du dix-septieme siècle, J. Renouard et cle, 1840, p. 199.
  9. ^ Benedetto Varchi, Questione sull'alchimia, Stamperia Magheri, 1827 [1544], p. 34.
    «[...] sebbene il costume dei filosofi moderni è di creder sempre, e non provar mai tutto quello, che si trova scritto ne' buoni autori, e massimamente in Aristotile, non è però, che non fusse e più sicuro, e più dilettevole fare altramenti, e discendere qualche volta alla sperienza in alcune cose, come verbi gratia nel movimento delle cose gravi, nella qual cosa e Aristotile, e tutti li altri Filosofi senza mai dubitarne hanno creduto, et affermato che quanto una cosa sia più grave, tanto più tosto discenda, il che la prova dimostra non esser vero. E se io non temessi d'allontanarmi troppo dalla proposta materia, mi distenderei più lungamente in provare questa opinione, della quale ho trovati alcuni altri, e massimamente il Reverendo Padre non meu dotto Filosofo, che buon Teologo, Fra Francesco Beato Metafisico di Pisa, e Mess. Luca Ghini Medico, e Semplicista singularissimo, oltra la grande non solamente cognizione, ma pratica dei Minerali tutti quanti, secondo che a me parve quando gli udii da lui pubblicamente nello Studio di Bologna [...]»
  10. ^ VARCHI, Benedetto in "Dizionario Biografico", su treccani.it. URL consultato il 3 febbraio 2023.
  11. ^ (EN) William A. Wallace, Domingo de Soto and the Early Galileo: Essays on Intellectual History, Abingdon, UK, Routledge, 2018 [2004], pp. 119, 121–22, ISBN 978-1-351-15959-3.
    «Now historians of science commonly teach that Galileo Galilei was the first to discover the laws of falling bodies, among which is the fact that their motion, in free fall, is uniformly accelerated [...] Galileo was not really the first to discover this, for it was already known to Domingo de Soto, who stated it some eighty years before Galileo in his questions on Aristotle's Physics, published at Salamanca in 1551.»
  12. ^ Giovanni Battista Benedetti, Resolutio omnium Euclidis problematum aliorumque ad hoc necessario inuentorum vna tantummodo circini data apertura, per Ioannem Baptistam de Benedictis inuenta, 1553.
  13. ^ Giovanni Battista Benedetti, Diversarum speculationum mathematicarum et physicarum liber, 1585.
  14. ^ BENEDETTI, Giovanni Battista in "Dizionario Biografico", su treccani.it. URL consultato il 21 febbraio 2023.
  15. ^ Isaac Asimov, Asimov's biographical encyclopedia of science and technology : the lives and achievements of 1510 great scientists from ancient times to the present chronologically arranged, 2ª ed., New York, Doubleday, 1982, ISBN 0-385-17771-2, OCLC 7812956.
    «[...] in 1586 he [Stevinus] performed the key esperiment of dropping two different weights simultaneously and observed that they struck the ground at the same time - the experiment that seems indissolubly, if incorrectly, wedded to the name of his younger contemporary Galileo»
  16. ^ E. J. Dijksterhuis, ed., The Principal Works of Simon Stevin. Amsterdam, Netherlands: C. V. Swets & Zeitlinger, 1955 vol. 1, pp. 509, 511.
  17. ^ a b Simone Stevino, De beghinselen des waterwichts, Raphelengius Franciscus, 1586.
  18. ^ a b Drake (1995), p. 9.
  19. ^ M. Sharratt, Galileo: Decisive Innovator, Cambridge University Press, 1994, p. 31, ISBN 0-521-56671-1.
  20. ^ NOVA | Galileo's Battle for the Heavens | His Experiments | PBS, su www.pbs.org. URL consultato il 3 marzo 2023.
  21. ^ Drake (1995), pp. 414–416.
  22. ^ The Galileo Project | Science | On Motion, su galileo.rice.edu. URL consultato il 3 marzo 2023.

Bibliografia modifica

Voci correlate modifica

Collegamenti esterni modifica

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