Introduzione storica alla fisica gravitazionale PREPARATO DA LUIGI

Introduzione storica alla fisica gravitazionale PREPARATO DA LUIGI LOMBARDO. ANNO SCOLASTICO 2018/2019

Aristotele (384 a. C. , 322 a. C. ) Secondo Aristotele: tutti i corpi “pesanti” lasciati liberi si muovono di moto naturale verso il centro della Terra, cioè verso il centro dell'Universo, che è quindi il loro luogo naturale. Similmente tutti i corpi "leggeri" si muovono verso l'alto e più precisamente verso la sfera della luna che è il loro luogo naturale. Entrambi i moti sono considerati come moti accelerati.

Galileo Galilei (1564, 1642) Fondatore della fisica, inizia gli studi sulla caduta dei gravi.

L’esperimento della caduta dei gravi dalla torre di Pisa Secondo la leggenda, riferita da Viviani, Galileo Galilei esegue le famose esperienze della caduta dei gravi dalla torre di Pisa tra il 1589 ed il 1592. Insieme ad altri esperimenti e deduzioni, portano Galilei a formulare la teoria che i gravi cadono tutti con la stessa accelerazione, contraddicendo così le affermazioni di Aristotele.

Johannes Kepler, latinizzato in Giovanni Keplero (1571, 1630) Nel 1597 pubblica mysterium cosmographicum e nel 1609 astronomia nova, in cui enuncia le prime sue due leggi. Nel 1619 enuncia la sua terza legge nel testo harmonices mundi.

Isaac Newton (1642, 1727) Contribuì notevolmente alla meccanica classica, che da lui prende il nome di meccanica newtoniana.

La mela di Newton Tra il 1665 ed 1666 a Londra imperversò una gravissima epidemia di peste, che costrinse Newton a rifugiarsi in campagna, nella sua tenuta a Woolsthorpe. Qui, nel 1666, si racconta che, vedendo cadere una mela, mentre rifletteva su quale forza obbligasse la Luna a ruotare intorno alla Terra, intuì la legge della gravitazione universale.

La legge della gravitazione universale Newton intuisce che: • La forza è proporzionale alle masse, affinché sia costante l’accelerazione di gravità • Inversamente proporzionale al quadrato della distanza, affinché siano vere le leggi di Keplero • Resta ignota la costante di gravitazione universale

Henry Cavendish (1731, 1810) Nel 1798 misura la costante di gravitazione universale, con il famoso esperimento che porta il suo nome. Grazie a questa scoperta, fu possibile misurare massa e densità di molti corpi celesti.

L’astronomia progredisce Grazie a queste scoperte, nel 1846 viene predetta l’esistenza e poi scoperto il pianeta Nettuno dall’astronomo John Couch Adams

Albert Einstein (1879, 1955) Nel 1905 pubblica la rivoluzionaria teoria della relatività ristretta (RR)

Il principio di equivalenza Col celeberrimo esperimento pensabile dell’ascensore che cade, Einstein giunge a formulare il famoso principio di equivalenza Per la prima volta si spiega perché massa inerziale e massa gravitazionale sono uguali

Una nuova teoria gravitazionale Giungerà così alla pubblicazione, nel 1915, di una nuova teoria gravitazionale, estensione della RR ai sistemi non inerziali, più precisa di quella newtoniana, che spiega la strana orbita di Mercurio e prevede la curvatura dei raggi luminosi nei campi gravitazionali, verificata nella successiva eclissi di Sole, nel 1919.

L’esplorazione spaziale Sotto l’incalzare della II guerra mondiale, la Germania sviluppa la missilistica, che però non sarà in grado di modificare le sorti della guerra.

Lo sbarco sulla Luna Nel dopoguerra, sotto l’incalzare della guerra fredda, si sviluppa ulteriormente la missilistica, e con essa l’esplorazione spaziale, fino a giungere all’epico sbarco sulla Luna, nel 1969, il tutto usando la sola meccanica newtoniana, senza bisogno delle correzioni relativistiche.

Ma i conti ancora non tornano Per giustificare diverse osservazioni sperimentali, che sarebbero altrimenti in discrepanza con le attuali leggi della gravitazione, si ipotizza l’esistenza della materia oscura dovrebbe costituire la grandissima parte, quasi il 90%, della massa presente nell'universo. La strada della fisica è ancora molto lunga!