lunedì 17 ottobre 2016

Galileo Galilei - Prestigio numero 2 -





Non pienamente soddisfatto del numero delle tazzine ipnotizzate Galileo si mette al lavoro su un nuovo numero. Leggendo i testi classici si rende conto che i suoi contemporanei erano totalmente convinti di ciò che, secoli prima, aveva affermato Aristotele, ovvero che la velocità di caduta di un corpo dipendesse dal suo peso. In pratica che, lasciando cadere una biglia di piombo e una uguale di sughero, la prima sarebbe arrivata a terra più presto. Se fate la prova, verificherete che succede proprio così! Galileo però si era accorto che nella realtà è determinante il mezzo in cui cadono i corpi (cioè se cadono nell'aria, nell'acqua, nell'olio), cioè che ad esempio in acqua il distacco fra le due biglie è maggiore che nell’aria.


Galileo quindi ha un illuminazione: “Se io riuscissi a far cadere contemporaneamente un oggetto pesante ed uno leggero, quello sì che sarebbe un numero eccezionale!”
Quindi si mise al lavoro sulla caduta dei gravi (gravi è un sinonimo di “pesi”) arrivando a formulare un ragionamento mica male... “Se abbiamo due pesi, uno da 10 e uno da 5 chilogrammi, secondo Aristotele quello da 10 kg cadrà il doppio più veloce dell’altro. Ma sempre secondo Aristotele, se uniamo i due corpi, quello da 10 kg, dato che di natura va più veloce, tenderà a velocizzare quello da 5 kg; quest’ultimo, invece, farà rallentare quello da 10 kg, e si raggiungerà quindi una velocità intermedia. D’altra parte si può anche pensare che, se uniamo i due corpi, il peso totale sarà 15 kg e quindi di natura l’unione di questi corpi andrà ad una velocità superiore alla velocità del peso di 10 kg e non ad una velocità intermedia”. Le due conclusioni, logicamente corrette, portano a verità contrastanti. Se ne deve concludere che l’ipotesi iniziale è errata.

Arrivato a questa conclusione Galileo deve trovare un modo per trasformare tutto ciò in un numero di magia...Ma come fare? Un lunedì di settembre, mentre era intento a giocherellare con un fiorino d'oro ha un'illuminazione! Da un pezzo di pergamena ritaglia un circolo dello stesso diametro della preziosa moneta e lo stringe tra indice e pollice della mano sinistra, mentre con pollice e indice della destra tiene il fiorino. Poi alza le mani alla stessa altezza e lascia cadere contemporaneamente i due “gravi”. Chiaro come l'oro (del fiorino) che la moneta cade a terra ben prima della carta. Poi ripete l'esperimento, ma questa volta mette il dischetto di pergamena sul fiorino e, quando li lascia moneta e pergamena giungono a terra nello stesso istante! Galilei aveva vinto la sua sfida!

Possibile? Abbiamo ribaltato in un attimo secoli di certezze scientifiche? Assolutamente no.

Set-up

Per eseguire l'esperimento (poi vi spiego secondo quale principio funziona) avrete bisogno di una moneta (non d'oro, bastano 2 euro) e di un dischetto di carta dello stesso diametro della moneta stessa. Infine dovrete prestare attenzione alla “presa” dei due oggetti, che va eseguita come nella foto, pena il fallimento dell'esperimento/magia.

Per fare in modo che moneta e dischetto cadano nello stesso momento dobbiamo appoggiare il dischetto sulla moneta, mettere la moneta in orizzontale e lasciarla cadere perpendicolarmente al terreno imprimendole una leggera rotazione (vedi immagine).

Come funziona?

Moneta e disco di carta viaggiano insieme grazie al flusso di aria creato dalla moneta che cade e “spinge” l'aria davanti a se: è la moneta che vince la resistenza dell'aria e non il dischetto di carta appoggiato sopra ad essa, dischetto che rimane attaccato alla moneta come se ci fosse seduto sopra perché si trova nella scia della moneta stessa. E' un principio diverso da quello studiato da Galilei, ma, come in ogni buon trucco di magia, se instradiamo il pensiero degli spettatori su un determinato sentiero, utilizzando 2 principi scientifici diversi, riusciamo anche a fargli credere che abbiamo stravolto le leggi della gravitazione universale! Anche in questo caso la magia c'entra poco....

Approfondimento

Dovete sapere che all'Università di Glasgow esiste un curioso dispositivo composto da un tubo di vetro, due pinze, una moneta d'oro (una “Ghinea”) e una piuma d'oca (lo vedete qui sotto).
Il suo scopo è quello di dimostrare che un oggetto cade più o meno velocemente a seconda del mezzo in cui si trova e della forma che ha. Quando le due pinze del meccanismo si aprono, contemporaneamente, secondo voi, cadrà prima la piuma o la Ghinea? La sterlina, giusto! Però secondo la legge della gravitazione universale dovrebbero cadere nello stesso momento, perché la forza di gravità attira tutti gli oggetti allo stesso identico modo: allora perché non succede? La risposta è «aria». La piuma, rispetto alla moneta, offre molta più resistenza all'aria e quindi viene rallentata nella sua caduta. Quindi, direte voi, se tolgo l'aria cadranno insieme? Esatto. Ritorniamo al nostro tubo. In fondo a questo marchingegno c'è una piccola valvola; collegando ad essa una pompa (che funziona esattamente al contrario di quelle che usiamo per gonfiare le ruote della bici) , togliamo l'aria e ripetiamo l'esperimento, risultato? Piuma e moneta d'oro cadono insieme e raggiungono il fondo del tubo nello stesso momento: in assenza di aria non vi è differenza rispetto alla velocità di caduta di un corpo.






















La verifica della legge di caduta dei gravi fu riprodotta durante la missione Apollo 15 sulla Luna nel 1971, in assenza di atmosfera e quindi di attrito con l’aria. La piuma e il martello, lasciati cadere nello stesso istante dall’astronauta, giungevano al suolo contemporaneamente, confermando così l’intuizione avuta da Galileo quasi quattro secoli prima. La piuma apparteneva a Baggin, il falco mascotte dall’Accademia dell’Aviazione Militare Statunitense e si trova tutt'ora sulla Luna.


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