Il problema della caduta dei gravi in galileo


LA CADUTA DEI GRAVI IN ARISTOTELE



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2. LA CADUTA DEI GRAVI IN ARISTOTELE


Ricordiamo in forma sintetica i punti caratteristici della visione di Aristotele sulla realtà fisica:



  • esiste una distinzione fra terra e corpi celesti; quindi la fisica delle due realtà va affrontata con

visioni diverse;

  • la materia terrestre è formata da quattro elementi che hanno il loro luogo naturale in quattro sfere

concentriche: terra, acqua, aria, fuoco;

- c’è distinzione tra moti celesti (circolari) e moti terrestri o sublunari;



  • il moto di un corpo terrestre è naturale se il corpo tende verso la sua sfera, diversamente è

violento;

- la possibilità di un moto eterno è solo per i moti circolari celesti;

- per ogni movimento rettilineo si dà un punto di partenza e un punto di arrivo;

- per mantenere in moto un corpo (sublunare) con una certa velocità è sempre necessaria l'applicazione di una forza;

- c'è una proporzionalità diretta tra forza (intesa come motore) e velocità (almeno per corpi non troppo pesanti e forze non troppo piccole);

- la resistenza del mezzo non è considerata come una forza, ma come un fattore che entra nella proporzione;

la forza motrice è inversamente proporzionale alla resistenza;

- il motore è sempre applicato al corpo mosso; non è ammessa l'azione a distanza ;

- il vuoto non esiste e non può essere fatto.
Nella Fisica di Aristotele si afferma che il movimento locale, come ogni altro tipo di mutamento, è un processo che traduce in atto ciò che è "in potenza". Tale processo richiede necessariamente il continuo operare di una causa: quando la causa non opera più, viene meno anche l'effetto. Tutti i corpi in moto hanno perciò bisogno per muoversi o di un principio" naturale" intrinseco, la" natura" o "forma," responsabile del moto naturale del corpo, o di un motore esterno distinto dal corpo, il cui moto dura finche non sopravviene la separazione dal motore.

Inoltre l'effetto è proporzionale alla causa, per cui la velocità di un corpo in movimento varia in proporzione diretta alla forza o "virtù"' della "natura" intrinseca o del motore esterno.

Se corpi viaggiano in mezzi diversi l’effetto risulta in proporzione inversa alla resistenza del mezzo. Il movimento e la velocità sono perciò determinati da due forze: una, interna o esterna, che spinge il corpo, e l'altra, esterna, che oppone resistenza.

Aristotele non possiede il concetto di massa, una capacità di resistenza intrinseca allo stesso corpo mobile, concetto che diventa il fondamento della meccanica del Seicento.

Per quanto riguarda i corpi in caduta libera, la forza o la potenza che causa è il peso, inteso come una proprietà interna al corpo stesso. Aristotele basa la propria teoria della caduta dei gravi sull'idea che tutti i corpi siano composti di quattro elementi: terra, acqua, aria e fuoco. I corpi costituiti prevalentemente di terra e acqua tendono a raggiungere il loro "luogo naturale", la terra; per questo, quando non sono ostacolati, cadono a terra. I corpi costituiti di aria tendono a salire verso il loro luogo naturale, il cielo.

Secondo Aristotele, un sasso cade perché è costituito prevalentemente di terra e quindi tende con forza al proprio luogo naturale. Una piuma, invece, è fatta in gran parte d'aria e quindi "aspira" alla terra con meno forza; perciò essa cade più lentamente di un sasso. Il peso, inteso come causa del moto di caduta, esprime quindi la proprietà che ha il corpo “grave” di tendere al suo luogo naturale.

La velocità di caduta in ogni mezzo, essendo proporzionale alla causa del moto, risulta proporzionale al peso.

Inoltre, se un corpo si muovesse in un mezzo che non offrisse alcuna resistenza, la sua velocità sarebbe infinita. Poiché questa conclusione comporta un'impossibilità, Aristotele la considera un ulteriore argomento contro l'esistenza del vuoto.

Aristotele osserva che la velocità aumenta durante la caduta e spiega ciò ammettendo un aumento di attrazione man mano che i corpi si avvicinano al loro “luogo naturale”, la Terra. Ciò ha condotto e supporre che la velocità aumenta in proporzione dello spazio percorso.

Parlando invece il moto di un proiettile ( non naturale, ma violento) Aristotele si domanda come esso possa mantenersi per un certo tempo anche se vien meno l’azione di una forza motrice. Egli ricorre allo stratagemma dell’impossibilità del vuoto ed attribuisce al vortice d’aria la responsabilità della spinta.

Una contraddizione appare subito evidente nel pensiero di Aristotele. Come fanno a conciliarsi le due posizioni secondo cui da una parte il moto di un proiettile è mantenuto dal mezzo, e dall’altra la velocità di un grave in caduta è inversamente proporzionale alla densità del mezzo stesso? Il mezzo è ora causa del moto, ora invece di impedimento al moto stesso.

In verità le concezioni di Aristotele sul moto non sono approfondite ed appaiono piuttosto deboli. Aristotele stesso si accontenta di giustificare quanto l’osservazione dei fenomeni comuni presenta senza costruire impalcature teoriche o generalizzare il problema o cercare le sottigliezze. Critiche ed osservazioni non mancarono già fin dall’inizio. Particolarmente attenti alle possibili contraddizioni sono gli studiosi della scuola alessandrina.


Aristotele, nelle sue opere, mostra una certa attenzione ai fatti sperimentali, anche se con osservazioni prevalentemente di tipo qualitativo. Del resto le conseguenze previste sulla caduta dei gravi derivate dalle ipotesi formulate, non potevano essere verificate sperimentalmente in assenza di strumenti e metodi adatti.

Non sempre i seguaci furono coerenti con l’atteggiamento del maestro.Lo stesso Galileo muove loro l'esplicita accusa di non seguirne la metodologia nello studio dei fenomeni naturali.

Fu l’esigenza di uno studio più accurato, accompagnato da misure e verifiche, sulla caduta dei gravi, del moto dei proiettili e del moto dei pianeti a mettere in crisi le posizioni aristoteliche.

In sintesi possiamo dire che la Fisica di Aristotele risultava da una particolare visione dell'universo ed era poggiata su una metodologia che poneva massima fiducia nella razionalità a preferenza della analisi sperimentale quantitativa, pur senza rifiutare una coerenza con la realtà osservata.

Quando, nel XIII secolo, la meccanica di Aristotele fu reintrodotta, non senza difficoltà e resistenze nell’ Occidente cristiano, dopo essere già stata oggetto di studio nel mondo islamico, fu sottoposta, come tutte le altre sue idee scientifiche, a una verifica logica ed empirica. Fu questa attività critica che condusse nei secoli successivi ad un approfondimento delle questioni e, anche se in forma non organica e determinata, ad una riformulazione gradualmente sempre più corretta delle questioni riguardanti il moto.





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