RIVOLUZIONE COPERNICANA

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RIVOLUZIONE COPERNICANA

• E
• NASCITA DELLA FISICA CLASSICA
• Classe 4D anno scolastico 2004-05
• Prof.ssa Adriana Lanza

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PRINCIPALI EVENTI STORICI
fine dell'Impero romano d'oriente 1453 Maomet
to II sotto le mura di Costantinopoli nel 1453.
Gustave Doré (1832-1883).
stati nazionali in Europa, signorie e principati
in Italia Lorenzo il Magnifico ( 1449-1492)

• La scoperta dellAmerica 1492

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LE SCOPERTE GEOGRAFICHE
LA RIFORMA PROTESTANTE LUTERO 1517
La circumnavigazione 1520
1542 Paolo III istituisce l'Inquisizione romana
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Progresso tecnologico

• Lincremento della produzione e dei commerci fa
  crescere la richiesta di nuove tecnologie per
  migliorare le industrie, i trasporti, gli
  armamenti etc.
• Occorrono tecnici preparati sia in campo pratico
  che in campo teorico

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CRISI DELLA FILOSOFIA ARISTOTELICA

• Nel periodo del risveglio della cultura europea,
  dopo gli anni bui dellAlto Medioevo, la dottrina
  aristotelica fu il modello di riferimento per
  gli studiosi delle Università

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• dopo la fusione con la dottrina cristiana,
  operata da S.Tommaso, la sua influenza divenne
  dominante.

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• Nei secoli successivi laristotelismo trovò nuovo
  vigore, grazie alla la riscoperta dei testi
  originali e al superamento dell'interpretazione
  che ne era stata data dalla filosofia scolastica
• Fu però anche oggetto di vari attacchi da parte
  dei pensatori che volevano contrastare la sua
  egemonia

Francesco Bacone
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• Il declino della filosofia aristotelica va di
  pari passo con laffermarsi di una nuova
  mentalità scientifica e di un nuovo
  atteggiamento nei confronti della natura e della
  divinità.
• Tutto questo portò ad una vera e propria
  rivoluzione, la Rivoluzione Rinascimentale, che
  dalle prime idee innovatrici di Copernico ,nel
  campo dellastronomia ,culmina con la nascita del
  pensiero scientifico moderno

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LA RIVOLUZIONE ASTRONOMICA

• Rinasce in particolare in questo periodo
  linteresse per lastronomia, interesse destato
  anche dalle nuove esigenze imposte dagli
  sviluppi della navigazione, del commercio, delle
  grandi costruzioni .
• Lastronomo polacco Niccolò Copernico propone un
  modello alternativo al modello tolemaico , ormai
  diventato estremamente complicato e artificioso,
  riprendendo lipotesi eliocentrica di Aristarco,
  
• più vicina alla rinnovata esigenza di armonia e
  semplicità .

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• Copernico espose il suo sistema nel testo De
  Revolutionibus che uscì nel 1543, lo stesso anno
  della sua morte. Il sistema copernicano,
  estremamente innovativo, manteneva però alcuni
  aspetti che lo legavano ancora alla tradizione
  per esempio, per Copernico i pianeti si muovevano
  perché trasportati da sfere materiali rotanti.
  Inoltre luniverso veniva ancora pensato chiuso
  allinterno della sfera delle stelle fisse.

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• A causa del contesto storico in cui viveva, nella
  sua più famosa opera, il "De Revolutionibus
  Orbium Coelestium" vi è una palese dimostrazione
  del timore che si aveva in quellepoca di urtare
  la Sacra Scrittura che riteneva la terra al
  centro delluniverso non si distingueva infatti
  fra verità scientifica (che rappresenta un
  modello, senza la pretesa di dire lultima parola
  sulla realtà) verità filosofica o religiosa.
  Mettere in crisi il modello geocentrico
  significava allora scuotere tutto ledificio
  della filosofia e della teologia in un periodo in
  cui, a causa del nascente protestantesimo, tutta
  lEuropa era scossa da violenti dibattiti
  teologici tanto che sia la Chiesa cattolica sia
  quella luterana erano daccordo sul bisogno di
  mantenere il modello geocentrico e rifiutare
  quello eliocentrico

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• Poiché le osservazioni astronomiche non
  permettevano una scelta sicura tra un sistema
  eliocentrico o un sistema geocentrico , il
  dibattito si svolgeva più che altro su un piano
  ideologico .
• Gli intellettuali più inclini alla libertà di
  pensiero sceglievano il modello copernicano, in
  nome della maggiore semplicità , mentre gli
  spiriti più conservatori restavano ancorati al
  vecchio, rassicurante modello geocentico.

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Copernico

• ..In mezzo a tutto riposa il Sole, immobile.
  Chi ,in verità, in questo stupendo edificio
  avrebbe posto la sorgente di luce in un luogo
  diverso da quello da cui può illuminare tutte
  le cose?
• Così noi troviamo sotto questo ordine ,
  unammirevole simmetria nellUniverso e un legame
  di armonia nel moto e nella grandezza delle sfere
  , come non se ne può trovare altrove

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Lutero

• La gente ha prestato ascolto ad un astrologo da
  quattro soldi, il quale si è dato da fare per
  dimostrare che è la Terra che gira, e non i cieli
  e il firmamento, il Sole e la Luna..
• Questo insensato vuol sovvertirelintera scienza
  astronomica ma la Sacra Scrittura ci dice che
  Giosuè ordinò al sole e non alla Terra di
  fermarsi

Giosuè ferma il Sole Milano- Duomo
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• Altre obiezioni volevano essere di carattere
  scientifico ma in effetti erano dettate dal senso
  comune e da una cieca fede nella teoria
  aristotelica del moto

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Tycho Brahe

• ..se certuni credono che una palla che si
  lancia in alto dal ponte di una nave in
  navigazione, ricade nello stesso punto in cui
  sarebbe caduta se la nave fosse stata ferma, si
  sbagliano di grosso.
• Infatti, quando più veloce sarà lavanzamento
  della nave, tanto più indietro rimarrà la
  palla..
• ..Ora , che cosa avverrebbe, ti chiedo, se da un
  grande cannone si sparasse una palla verso
  lOriente e poi dallo stesso cannone e dallo
  stesso luogo, se ne sparasse unaltra verso
  lOccidente?

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GALILEO E LA DISPUTA COSMOLOGICA

• Il seguente brano tratto dalla dedica al
• Dialogo sui massimi sistemi 
• testimonia limportanza che Galileo riconosceva
  alle problematiche
• di carattere cosmologico e, in generale,
  allastronomia

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• Chi mira più in alto si differenzia più
  altamente e l volgersi al gran libro della
  natura, che è l proprio oggetto della filosofia,
  è il modo per alzar gli occhi nel qual libro,
  benché tutto quello che si legge, come fattura d
  Artefice onnipotente, sia per ciò
  proporzionatissimo, quello nientedimeno è più
  spedito e più degno, ove maggiore, al nostro
  vedere, apparisce lopera e lartifizio.La
  costituzione dell universo, tra i naturali
  apprensibili, per mio credere, può mettersi nel
  primo luogo che se quella, come universal
  contenente, in grandezza
• tutt altri avanza, come regola e mantenimento di
  tutto, debbe anche avanzarli di nobiltà.

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• Linteresse di Galileo per il dibattito
  sulleliocentrismo è comunque legato alla sua
  ansia di rinnovamento , allesigenza di
  sostituire alla morente fisica aristotelica una
  scienza fondata su una nuova teoria della
  conoscenza e su un metodo razionale e
  sperimentale

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LA RELATIVITA CLASSICA

• Il principio di relatività classica (o
  galileiana) riassume le idee innovatrici che
  permisero a Galileo di fondare una moderna teoria
  del moto,feconda per gli sviluppi del pensiero ,
  ma anche in grado di contribuire al progresso
  in campo economico e tecnologico.
• MAPPA CONCETTUALE

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(No Transcript)
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• Dal punto di vista prettamente scientifico il
  modello eliocentrico
• aveva una conseguenza paradossale per la cultura
  dellepoca il moto della terra

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• Ad un moto di rivoluzione intorno al sole, si
  doveva logicamente associare un moto rotatorio
  della terra. Le principali obiezioni portate
  avanti dai sostenitori della teoria geocentrica
  riguardavano
• Limpossibilità da parte delle nubi, dei venti,
  degli uccelli di ltlttener dietrogtgt al moto della
  terra
• Gli eventuali effetti della rotazione terrestre
  sul moto di caduta dei gravi e sul moto dei
  proiettili in generale.

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• Per quanto riguarda il secondo punto le prove a
  sfavore delleliocentrismo si concentrarono su
  due esempi.
• PERCHE SE LASCIAMO CADERE UN GRAVE , PER
  ESEMPIO DA UNALTA TORRE, IL PUNTO DARRIVO
  COINCIDE CON I PIEDI DELLA TORRE?
• LA TERRA DOVREBBE ESSERSI MOSSA!

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• PERCHE SE LASCIAMO CADERE UN GRAVE , PER
  ESEMPIO DA UNALTA TORRE, IL PUNTO DARRIVO
  COINCIDE CON I PIEDI DELLA TORRE?
• LA TERRA DOVREBBE ESSERSI MOSSA!

Disegno di Luca Di Rocco 4D
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Dal Dialogo sui due massimi sistemi

• SIMP. Cosí è perché a voler che 'l sasso
  venisse radendo la torre, quando ella fusse
  portata dalla Terra, bisognerebbe che 'l sasso
  avesse due moti naturali, cioè 'l retto verso 'l
  centro e 'l circolare intorno al centro, il che è
  poi impossibile.
• SALV. La difesa dunque d'Aristotile consiste
  nell'esser impossibile, o almeno nell'aver egli
  stimato impossibile, che 'l sasso potesse
  muoversi di un moto misto di retto e di
  circolare perché quando e' non avesse avuto per
  impossibile che la pietra potesse muoversi al
  centro e 'ntorno al centro unitamente, egli
  averebbe inteso che poteva accadere che 'l sasso
  cadente potesse venir radendo la torre tanto
  movendosi ella quanto stando ferma, e in
  conseguenza si sarebbe accorto che da questo
  radere non si poteva inferir niente attenente al
  moto o alla quiete della Terra.

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Argomento dei cannoni di Tycho Brahe
vai

• PERCHE SE DUE CANNONI IDENTICI SPARANO DUE
  PROIETTILI IDENTICI DA PARTI OPPOSTE, LA GITTATA
  E LA STESSA?
• Il proiettile che si muove nello stesso verso
  della terra dovrebbe avere una gittata
  decisamente inferiore, in quanto
• il cannone segue (per così dire) il proiettile
  che sta eseguendo il volo

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Risultato previsto dalla teoria aristotelica
Disegno di Luca Di Rocco 4D
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PRINCIPIO DI RELATIVITA

• Tutte queste obiezioni cadono se si accetta un
  principio di relatività
• Nessun esperimento di meccanica eseguito
  allinterno di un riferimento è in grado di
  stabilire se il riferimento stesso è in quiete o
  si muove di moto rettilineo uniforme ltltrispetto
  alle stelle fissegtgt
• Quindi i precedenti esperimenti, eseguiti sulla
  terra, non possono provare se la terra è in
  quiete o si muove di moto rettilineo uniforme
  rispetto alle stelle fisse.

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• Galileo non enunciò esplicitamente il Principio
  di Relatività che ora porta il suo nome, ma
  portò innumerevoli esempi in cui risulta
  verificato
• Sintetizzando il celebre brano del Dialogo
  che inizia con la suggestiva immagine del
• gran navilio, possiamo affermare che
• Se in una stanza interna ad una nave, quindi non
  perturbata dal vento di corsa, eseguiamo un
  qualunque esperimento di meccanica ( lancio di
  oggetti, caduta di gocce dacqua, osservazione
  del volo di mosche o farfalle , etc, etc..) ,
  se il moto della nave è rettilineo uniforme, non
  riusciremo mai, dal suo svolgimento , a capire
  se la nave è ferma o si muove rispetto alla
  terra

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MECCANICA CLASSICA

• GALILEO
• Superamento della meccanica aristotelica
• NEWTON
• Il meccanicismo
• Lo spazio assoluto

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Meccanica aristotelica e meccanica galileiana

• Galileo , per confutare gli argomenti a sfavore
  della teoria copernicana, dovette trovare un
  modello fisico-matematico e modificare il
  concetto di moto della tradizione aristotelica,
  anzi elaborare una nuova teoria del moto, quella
  che poi fu formalizzata da Newton nei suoi
  Principia
• Alla base vi è il Principio di inerzia
• Un corpo mantiene il suo stato di quiete o di
  moto solo se non è influenzato da forze esterne.

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INERZIA

• Per Aristotele ogni movimento, naturale o
  violento, necessita di una causa.
• Causa del moto naturale è il ritorno del corpo al
  suo luogo naturale.
• Causa del moto violento è un motore esterno .
• IL moto è un processo, un cambiamento , pertanto
  può persistere solo se persiste la causa
• Soppressa la causa, naturale o violenta, il moto
  cesserà (cessante causa cessat effectus )
• Per Galileo la velocità di un corpo non soggetto
  a forze rimane invariata.

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RELATIVITA DEL MOTO

• Per Aristotele il movimento è qualche cosa che
  si trasferisce momentaneamente ai corpi, è il
  passaggio allatto di ciò che è in potenza.
• Per Galileo non esiste il moto in senso assoluto,
  ma possiamo parlare solo di moto relativo a un
  determinato sistema di riferimento

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COMPOSIZIONE DEI MOVIMENTI

• Per Aristotele è impossibile pensare che un corpo
  sia soggetto a due moti contemporaneamente
• Per Galileo un corpo soggetto a due moti
  risultanti, si trova in ogni istante nella stessa
  posizione che avrebbe assunto se fosse stato
  sottoposto , separatamente e nello stesso tempo,
  ai due moti.

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CADUTA DEI GRAVI

• Nell ipotesi in cui la Terra sia ferma,
  losservatore vedrà loggetto giungere alla base
  della torre in quanto, si sa, i gravi cadono
  lungo la verticale.
• Ma lo stesso accadrà se la terra si muove verso
  Est, in quanto loggetto manterrà durante la
  caduta la medesima velocità della terra, della
  quale era animato nellistante in cui è stato
  lasciato libero di cadere. Losservatore
  terrestre si renderà conto solo del moto di
  caduta verticale e la traiettoria delloggetto
  non sembra influenzata dal moto della terra.

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TRAIETTORIA DEL GRAVE RISPETTO ALLE STELLE FISSE
Disegno di Luca Di Rocco 4D
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GITTATE

• La spiegazione è analoga
• Ciascun proiettile mantiene per inerzia la
  velocità della terra
• Il proiettile che si muove nello stesso verso
  della terra avrà, rispetto alle stelle fisse, una
  velocità maggiore.
• Le due gittate saranno uguali perché dipendono
  dalla velocità relativa al cannone ( o alla
  terra) che è la stessa per i due proiettili

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NEWTON

• Le idee di Copernico e Galileo giungono a pieno
  compimento nell'opera di Newton . In meccanica
  Newton diede contributi essenziali, come la
  precisa enunciazione dei tre principi
  fondamentali che ancor oggi sono alla base di
  questa disciplina.
• Sua è lelaborazione del calcolo delle
  flussioni, oggi conosciuto come Calcolo
  infinitesimale, che sta alla base dellAnalisi
  moderna e delle equazioni della dinamica.

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LEGGE DI GRAVITAZIONE UNIVERSALE

• Due punti materiali si attraggono con una
  forza diretta lungo la loro congiungente,di
  intensità direttamente proporzionale alle
  rispettive masse e inversamente proporzionale al
  quadrato della loro distanza.
• La COSTANTE DI GRAVITAZIONE UNIVERSALE è G
  6.6710-11 (Nm2)/kg2

F G(m1m2)/d2
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MECCANICISMO

• Nei secoli successivi il modello proposto da
  Newton nellambito della Meccanica riuscì a
  spiegare una vasta categoria di fenomeni

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• La teoria che regolava il comportamento dei
  componenti di questo modello era la meccanica. La
  spiegazione di qualsiasi fenomeno era in tal modo
  concepita come la costruzione di un modello
  meccanico ,
• basato sull'esistenza di particelle di materia
  ponderabile, capaci di esercitare reciprocamente
  forze attrattive agenti a distanza, e di fluidi
  imponderabili di vario genere (un fluido
  calorico, un fluido elettrico, uno magnetico ecc.)

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• Questa concezione meccanicistica della fisica si
  diffuse e si affermò in tutta l'Europa e rimase
  il paradigma dominante nelle scienze fisiche, se
  non altro a livello ideologico, fino alla fine
  del secolo.
• PUNTI NODALI DEL MECCANICISMO

Vai
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LO SPAZIO ASSOLUTO

• Limpossibilità di definire un riferimento
  assoluto sembra a noi abbastanza naturale, dato
  che il concetto di Relatività è ormai
  profondamente radicato nella cultura moderna, ma
  apparve agli scienziati che proseguirono lopera
  di Galileo come un punto debole della
  costruzione scientifica .
• Se non esiste un riferimento assoluto, i concetti
  di moto e quiete perdono completamente
  significato. Newton sentì perciò il bisogno di
  fondare la sua meccanica su basi solide e
  definisce uno Spazio e un Tempo che abbiano
  realtà autonoma rispetto agli oggetti e ai
  fenomeni che li coinvolgono.

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• Lo spazio assoluto, secondo Newton, è un sistema
  continuo, omogeneo, isotropo e infinito, in cui
  le figure e gli oggetti si compongono e si
  relazionano secondo le regole della geometria
  euclidea.
• Questa concezione ha risposto per secoli a tutte
  le esigenze spaziali e figurative proprie della
  cultura occidentale, di cui Fisica newtoniana e
  Geometria euclidea furono per lungo tempo i
  pilastri indiscussi.

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APPROFONDIMENTI

• NASCITA DELLASTRONOMIA MODERNA
• OBIEZIONI ALLIPOTESI ELIOCENTRICA
• IL MOTO DEI PROIETTILI
• COMPOSIZIONE DEI MOVIMENTI
• MOTI RELATIVI

• IL PRINCIPIO DI INERZIA
• IL PRINCIPIO DI RELATIVITA CLASSICA
• INVARIANTI
• EVOLUZIONE DEL CONCETTO DI SPAZIO