Il nuovo apparato per la dimostrazione delle teorie Galileiane sulla caduta dei gravi,
realizzato dalla LuS in collaborazione con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Pisa, e
il Dipartimento di Fisica dell'Università di Pisa
Questo apparato proposto alla LuS su idea di G.M.Pierazzini, è la versione ridotta del primo apparato realizzato nel 2005 dell'INFN (vedi qui).
L'apparato è la realizzazione dell'esperimento pensato da Galileo Galilei sulla caduta dei gravi.
L'esperimento permette di verificare l'universalità della legge di caduta dei gravi, perché dimostra come, nel
vuoto, una piuma ed un oggetto pesante, se lasciati cadere insieme dall'alto, raggiungano contemporaneamente terra.
L'osservazione di tale fenomeno colpisce in quanto in contrasto con la "normale esperienza", in presenza della
resistenza dell'aria.
Aristotele riteneva che un oggetto pesante in caduta libera arrivasse al suolo, per effetto del proprio
peso, più rapidamente di uno leggero lasciato cadere dalla stessa altezza , basandosi sul presupposto, di
per sé corretto, che ogni deduzione logica dovesse basarsi su ciò che l'esperienza quotidiana mostrava
all'osservatore attento.
Al contrario, Galileo Galilei (osservatore più attento di Aristotele!!) era dell'opinione che tutti i corpi,
pesanti o leggeri, dovessero impiegare lo stesso tempo per arrivare al suolo, ed egli cercò quindi,
attraverso prove sperimentali e ragionamenti speculativi, di dimostrare la fondatezza della sua teoria sulla
caduta dei gravi.
ragionamenti speculativi:
"Ma se questo è, ed è insieme vero che una pietra grande si muove, per esempio, con otto gradi di
velocità, ed una minore con quattro, adunque congiungendole ambedue insieme, il composto di loro si
muoverà con velocità minore di otto gradi: ma le due pietre, congiunte insieme, fanno una pietra
maggiore che quella prima, che si muoveva con otto gradi di velocità; adunque questa maggiore si
muove meno velocemente che la minore; che è contro vostra supposizione."
Con osservazioni sperimentali:
“Ma io, signor Simplicio, -gridava Galileo-, che n'ho fatto prova, vi assicuro che una palla di
artiglieria, che pesi cento, dugento e anco più libbre, non anticiperà d'un palmo solamente l'arrivo in
terra della palla d'un moschetto, che ne pesi una mezza, venendo anco dall'altezza di dugento
braccia... La maggiore anticipa due dita la minore, cioè che quando la grande percuote la terra,
l'altra ne è lontana due dita."
e per dimostrare la fondatezza della sua teoria sulla caduta dei gravi:
"... e perché solo uno spazio del tutto voto d'aria e di ogni altro corpo, ancorché tenue e cedente,
sarebbe atto a sensatamente mostrarci quello che cerchiamo, già che manchiamo di cotale spazio,
andremo osservando ciò che accaggia ne i mezzi più sottili e meno resistenti, in comparazione di
quello che si vede accadere negli altri meno sottili e più resistenti. Se noi troviamo, in fatto, i mobili
differenti di gravità meno e meno differir di velocità secondo che i mezzi più e più cedenti si
troveranno, ..., parmi che potremo con molto probabil conietture credere che nel vacuo sarebbero le
velocità loro del tutto eguali."
L'apparato consiste di un solo tubo di diametro 20 cm, alto 2,20 metri,
collegato ad una pompa da vuoto e montato su un carrello per facilitarne gli spostamenti.
Dentro il tubo si trovano una bilia di ferro e una sottile lamina metallica, che viene usata al posto della galileiana
piuma in quanto il sistema di aggancio superiore è realizzato con un magnete elettrico.
I due oggetti vengono sollevati fino alla sommità del tubo con un sistema pneumatico. Sotto il piatto di caduta è
posizionata una ventola che fa salire l'insieme come se fosse un elicottero.
la bilia e la "piuma" attaccati alla calamita in cima al tubo
L'esperimento si svolge in due fasi: la prima caduta avviene in presenza di aria, la seconda caduta viene fatta dopo
che nel tubo è stato realizzato il vuoto tramite la pompa da vuoto. Gli accorgimenti adottati permettono di realizzare
il vuoto in circa un minuto, per cui si posso eseguire le due prove necessarie alla dimostrazione in breve tempo.
L'apparato è stato pensato perchè possa essere facilmente utilizzabile, senza pericoli, anche dai visitatori.
La console di comando per esempio è costituita da 4 pulsanti e sta praticamente nel palmo di una mano.
il manomentro che indica la pressione nel tubo
Il video realizzato durante
il Meeting di San Rossore 2009
La Lus ringrazia per la collaborazione: F.Bosi (progettista meccanico, INFN), A.Soldani (disegnatore meccanico, INFN,
F.Francesconi
(elettronico, Dip. Fisica) e N.Puccini (esperto del vuoto, Dip.Fisica); e per la costruzione: A. Sardelli (INFN),
F.Francesconi, M.Bianucci (Dip.Fisica) e G.Cavallo (tecnico LuS).
2009
Video1: la macchina in funzione!
Guarda la macchina in funzione!
