Storia della teoria della gravitazione universale

Storia della teoria della
gravitazione universale
Prof. Daniele Ippolito
Liceo Scientifico “Amedeo di Savoia” di Pistoia
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.
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.
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.
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.
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.
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.
1609
Johannes Kepler fa dei calcoli astronomici
molto accurati e riporta in auge il modello
eliocentrico.
Enuncia tre leggi che descrivono i moti
planetari.
1a legge di Keplero:
Ciascun pianeta (compresa la
Terra)
descrive
un'orbita
ellittica rispetto alla quale il
Sole si trova in uno dei due
fuochi.
2a legge di Keplero:
Il raggio vettore che va dal Sole
ad ciascun pianeta spazza aree
uguali in tempi uguali.
3a legge di Keplero:
I quadrati dei periodi rivoluzione
dei pianeti sono proporzionali ai
cubi dei loro semiassi maggiori.
T2
a3
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.
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,
Hooke
giunge
alla
conclusione.
Robert
stessa
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.
1798
Henry Cavendish misura il valore della
costante G di gravitazione universale tramite
una bilancia di torsione.