I PIONIERI DELLA FISICA

DA ARCHIMEDE A CARLO RUBBIA

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Webmaster ed Autore: Prof. Antonino Cucinotta
Dottore in Fisica
Docente di Elettronica e Telecomunicazioni
presso l'Istituto Tecnico Industriale"Verona Trento" di Messina
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ARCHIMEDE

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ARCHIMEDE

Matematico e fisico siracusano (282 - 212 a. C.)

Archimede è l'unico grande fisico pregalileiano.
I suoi contributi allo sviluppo della meccanica ci sono giunti attraverso alcuni capitoli incompleti della sua opera "I Princìpi della Meccanica".
Si deve ad Archimede la teoria della leva, fondamentale per la realizzazione delle macchine semplici.
Ricordiamo in proposito la sua celebre frase "Da mihi ubi consistam et terram movebo - Datemi un punto d'appoggio e solleverò il mondo", riferita alla possibilità di equilibrare con la leva forze molto grandi con forze motrici tanto minori quanto maggiore sia la distanza tra il fulcro della leva ed il punto in cui esse vengono applicate.
Con l'enunciazione del suo principio idrostatico (Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l'alto pari al peso del volume di liquido spostato), fonda la statica dei fluidi,la applica all'equilibrio dei galleggianti, ed inventa un metodo per la determinazione del peso specifico dei corpi.
E' considerato uno dei precursori del calcolo infinitesimale, per aver fornito un valore approssimato di p ,compreso tra 21/7 e 22/7, calcolato con il metodo dei poligoni inscritti e circoscritti ad una circonferenza, applicato in più fasi di approssimazioni successive, al crescere del numero dei lati.

 

GALILEO GALILEI

Matematico e fisico pisano (1564 - 1642)

E' il fondatore della scienza moderna, basata sul metodo sperimentale (induttivo-deduttivo), da lui assunto come fondamento imprescindibile del progresso scientifico.
Dopo Archimede , si registra un vuoto scientifico di circa 18 secoli.
Infatti il progresso scientifico fu rigidamente bloccato dall'atto di fede incondizionato nelle teorie aristoteliche, che si basavano esclusivamente sul metodo deduttivo, negando validità alla verifica sperimentale, che veniva esclusa a priori, ritenendo che per spiegare i fenomeni naturali bastasse non contraddire l'aristotelico "ipse dixit", e dedurre i fatti osservati dalle errate ed immodificabili premesse aristoteliche.
Il metodo sperimentale introdotto da Galilei consiste in una ciclicità del pensiero, in base alla quale, partendo dall'osservazione dei dati sperimentali di un fenomeno fisico,viene formulata un'ipotesi di legge, che consenta di spiegare i risultati osservati (fase induttiva: dall'esperimento alla legge) ;si verifica successivamente la legge ipotizzata, applicandola (fase deduttiva: dalla legge all'esperimento) alla descrizione del fenomeno osservato.
Variando di volta in volta i parametri di verifica del fenomeno fisico, è possibile controllare che le previsioni teoriche effettuate in base alla legge ipotizzata, trovino conferma nei risultati sperimentali che si ottengono.
Esempio: Si osserva il lancio di un proiettile, rilevandone le coordinate lungo la traiettoria parabolica, in corrispondenza di determinati istanti.
Si ipotizza una legge di moto che tenga conto sia del moto rettilineo uniforme in senso orizzontale, sia del moto verticale con accelerazione costante (accelerazione di gravità).
Scritte le equazioni del moto, si calcolano le coordinate del proiettile in determinati istanti, partendo dalla conoscenza della velocità e dell'angolo di lancio.
Si lancia di nuovo il proiettile, rilevandone le coordinate negli istanti prefissati applicando la legge.
Se i valori sperimentali delle coordinate coincidono, entro i limiti degli errori di misura, con i valori previsti teoricamente, l'ipotesi di legge si trasforma in legge, altrimenti si formula un'altra ipotesi.
Galileo applica il suo metodo di ricerca a numerosi fenomeni meccanici che erano stati sempre descritti empiricamente, senza ricorrere a leggi esprimibili con formule matematiche, ed è pertanto considerato il fondatore della meccanica come scienza, in quanto nega la validità delle tesi aristoteliche sul moto, in base alle quali gli studiosi pregalileiani ritenevano ciecamente, senza fare alcun esperimento, che una forza applicata ad un corpo ne determinasse la velocità e non, come Galilei sperimentalmente provò, l'accelerazione.
Galilei diede fondamentali contributi alla meccanica:
ricavò sperimentalmente le leggi del moto dei corpi in caduta libera , operando dalla sommità della torre di Pisa e soprattutto servendosi del piano inclinato, studiò il moto dei proiettili ed enunciò le prime due leggi fondamentali della dinamica (il principio d'inerzia e la legge di proporzionalità tra forza ed accelerazione) ed il principio di relatività che porta il suo nome, e che riguarda l'invarianza delle leggi della meccanica per due osservatori in moto rettilineo ed uniforme l'uno rispetto all'altro.
Inventò inoltre il cannocchiale terrestre, che, a differenza del cannocchiale astronomico di Keplero, fornisce immagini non capovolte.
In campo astronomico scoprì le macchie solari (1611) e 4 dei 12 satelliti di Giove (Io,Europa, Ganimede e Callisto), e propugnò la teoria eliocentrica di Nicolò Copernico, in contrapposizione alla teoria geocentrica di Aristotele e Tolomeo, pagando di persona con gravi limitazioni della libertà, fino all'abiura davanti al Santo Uffizio, il suo sconfinato amore per la verità scientifica.

 

ISACCO NEWTON

Matematico e fisico inglese (1642 - 1727)

E' il fisico che con la pubblicazione (1687) della sua principale opera "Philosophiae naturalis principia mathematica" continuò il lavoro di Galilei, fornendo le basi fisico-matematiche per lo sviluppo della meccanica moderna.
I contributi di Newton allo sviluppo della fisica sono, a dir poco, straordinari.
Formulò il terzo principio della dinamica (principio di azione e reazione) ed enunciò la legge di gravitazione universale.
Inventò, indipendentemente da Leibnitz, il calcolo infinitesimale, che gli servì per formulare esattamente la seconda legge della meccanica e ricavare da essa e dalla legge di gravitazione universale le leggi di Keplero relative al moto dei pianeti.
Si tenga presente in proposito che Keplero, che non conosceva la legge di forza tra il Sole ed i pianeti, ricavò le sue tre leggi esclusivamente su basi matematiche, studiando i dati delle osservazioni astronomiche.
A Newton si devono inoltre notevolissimi contributi nel campo dell'ottica: la formula delle lenti,il telescopio a riflessione, la teoria corpuscolare della luce, lo studio delle frange d'interferenza in luce bianca attraverso lamine sottili, la scoperta della dispersione cromatica della luce bianca che si propaga attraverso un prisma (studio dello spettro della luce solare), e la simultanea scoperta della riconversione dei colori dello spettro in luce bianca, utilizzando un altro prisma (analisi e sintesi spettrale della luce bianca).

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