GRAVITAZIONE

Tutti i corpi sono soggetti ad una forza attrattiva, detta FORZA DI GRAVITA’, che è descritta dalla famosa Legge di NEWTON detta anche Legge di gravitazione universale: m1 m2 r F1 F2 m1xm2 F = G G = 6,67x10-11 Nm2/kg2 è la costante di gravitazione universale r2 Questa legge descrive l’interazione tra due corpi qualsiasi

La forza di gravità agisce su tutti i corpi dall’infinitamente piccolo …. … all’infinitamente grande !

La forza di gravità agisce tra il Sole ed i pianeti …

Agisce tra la Terra e la Luna …

La Luna con il suo campo gravitazionale agisce sulle masse d’acqua oceaniche, determinando le maree …

La forza di gravità agisce tra la Terra e qualsiasi corpo sulla superficie terrestre … … sia esso solido, liquido, come le masse oceaniche, o …

… gassoso, come l’atmosfera …

Agisce anche tra due mele r = 1 m F = 27 x 10-12 N m1 = m2 = 0,2 kg Ma per rilevare una forza così piccola occorrono strumenti di grande precisione, come la bilancia di torsione

La gravità terrestre la sperimentiamo ogni giorno …

Il nostro PESO è la forza con cui il nostro corpo attrae la Terra. Se nella legge di gravitazione universale poniamo: m1 = massa della Terra = 5,9x1024 kg r = raggio medio della Terra = 6,4x106m otteniamo il valore costante dell’accelerazione di gravità al suolo: m1xm2 r2 F = G da cui … m1 r2 g = G = 9,81 m/s2 P = g m

A questo punto risulta ovvio che se andassimo su un altro pianeta, mentre la nostra massa resterebbe costante, il nostro peso cambierebbe. Quanto segnerebbe una bilancia su … ?

Peso sulla Terra = 100 kgP ( = 981 N) Mercurio Venere Luna Marte 37,8 90,7 16,6 37,7 Giove Saturno Urano Nettuno 236,4 91,6 88,9 112,5 Plutone 6,7

La forza di gravità è una delle quattro interazioni fondamentali, è la forza che domina sui fenomeni di grandi dimensioni a scala planetaria stellare galattica e governa tutti i fenomeni astronomici. La comprensione dell’interazione gravitazionale è la chiave per comprendere come funziona l’universo, com’è nato e quale sarà il suo destino

Adesso a noi tutto sembra facile e scontato ma se fossimo nati ai tempi di Dante Alighieri o di Cristoforo Colombo avremmo avuto idee più vaghe sulla gravità … Da sempre gli uomini hanno osservato che i corpi cadono a terra. Aristotele poi disse: “I corpi cadono verso il basso, perché tendono al loro luogo naturale” … … e per molti anni a seguire, confidando nella sua autorità, non si fecero grandi progressi.

Gli astronomi, in millenni di osservazioni, avevano accumulato montagne di dati sul moto dei pianeti e delle stelle. Fino al Cinquecento il modello dell’universo era però rimasto quello geocentrico (= Terra nel centro dell’universo), introdotto da Aristotele (384-322 a.C.) e perfezionato da Claudio Tolomeo (100-178 d.C.).

Questo modello creava enormi difficoltà a spiegare i complicati moti dei pianeti attorno alla Terra … … ma l’aveva detto Aristotele!

Con l’avvento del Metodo sperimentale, introdotto da Galileo (1564-1642) sul finire del Cinquecento, gli uomini ricominciarono a farsi delle domande e, soprattutto, a cercare risposte scientifiche !

Copernico (1473-1543) riprese e propugnò la teoria eliocentrica (= Sole al centro dell’universo) del greco Aristarco di Samo (310-230 a.C) per spiegare il moto dei pianeti. Galileo (1564-1642) divenne un sostenitore accanito della teoria copernicana.

Keplero (1571-1630) studiando con attenzione i dati osservativi scoprì alcune regolarità dei moti planetari, riassunte nelle tre famose leggi: I pianeti descrivono attorno al Sole orbite ellittiche; il Sole occupa uno dei fuochi dell’ellisse. 2) Il vettore che congiunge il sole al pianeta spazza aree uguali in intervalli di tempo uguali. 3) I quadrati dei periodi di rivoluzione sono direttamente proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle orbite. perielio afelio

La grande intuizione di Newton (1642-1727) Come la Terra attrae la mela, così essa attrae la Luna ed il Sole attrae la Terra La stessa legge vale per la mela che cade, e per la Terra che ruota intorno al sole Caduta dei gravi Moto dei pianeti La prima unificazione di fenomeni della storia della fisica!

Con la sola ipotesi della forza di gravità agente sui pianeti, attraverso il 2° principio della dinamica, Newton fu in grado di prevedere le orbite dei pianeti e le loro caratteristiche osservate sperimentalmente (riassunte nelle tre leggi di Keplero)

La legge di gravitazione universale la fiducia scientifica che il mondo fisico sia governato da leggi universali scardinarono definitivamente la “sfera delle stelle fisse” ed allargarono gli orizzonti dell’universo alla ricerca di altri sistemi planetari, altre galassie … … ma restavano aperte molte domande, ad esempio: “Come fanno due corpi a sentirsi a distanza, attraverso lo spazio vuoto?”