16.4 LA NUOVA FISICA
1. LA FISICA MODERNA È UNA SOLA
1. (A) Com’è cambiata la concezione dell’universo nel passaggio dalla fisica aristotelico-tolemaica alla fisica galileiano-newtoniana?
[Mentre, secondo Aristotele e Tolomeo, la fisica terrestre era diversa dalla fisica celeste, per Galileo e Newton, le leggi a cui sottostanno i fenomeni terrestri sono le stesse a cui obbediscono le stelle e i pianeti.]
2. (B) In che cosa si differenziavano la fisica terrestre e la fisica celeste per Aristotele e Tolomeo? [
- Gli oggetti che si trovano sulla Terra sono fatti di quattro elementi (aria, acqua, terra, fuoco), mentre i cieli e i corpi celesti sono fatti di etere (una materia cristallina e incorruttibile) e sono perfettamente sferici;
- gli oggetti sulla Terra si muovono di moto verticale (dall’alto verso il basso o, nel caso del fuoco, dal basso verso l’alto), mentre i corpi celesti si muovono di moto circolare.]
2. GALILEO
3. (B) Quale scoperta di Galileo riguardante la Luna gettò dei dubbi sul dogma aristotelico-tolemaico secondo cui i corpi celesti sono perfettamente sferici?
[Osservando la Luna con il cannocchiale, Galileo scoprì che la sua superficie non era liscia ma “rugosa”, presentava cioè dei crateri.]
4. (B) Quale scoperta di Galileo riguardo al Sole fece vacillare il dogma aristotelico-tolemaico secondo cui i corpi celesti sono perfetti, incorruttibili, non soggetti a cambiamenti?
[La scoperta delle macchie solari (macchie scure che si formano e scompaiono sulla superficie solare).]
5. (C) Quale dogma aristotelico-tolemaico venne messo in discussione da Galileo studiando le fasi di Venere?
[Quello secondo cui Venere ruoterebbe intorno alla Terra: le fasi di Venere sono spiegabili solo se Venere orbita intorno al Sole.]
3. KEPLERO
6. (B) Chi era Keplero?
[Johannes Kepler (nome italianizzato in Giovanni Keplero) (1571-1630) era un astronomo tedesco, famoso soprattutto per le sue scoperte sulle orbite dei pianeti (le tre leggi di Keplero).]
7. (B) Quali scoperte di Keplero riguardo alle orbite dei pianeti erano in conflitto con la teoria aristotelico-tolemaica? [
- La scoperta che le orbite dei pianeti sono ellittiche e non circolari;
- la scoperta che la velocità di movimento di un pianeta intorno al Sole varia a seconda della distanza a cui si trova dal Sole stesso.]
4. NEWTON
8. (A) Chi era Isaac Newton?
[L’inglese Isaac Newton (1642-1727) è stato uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi. Una curiosità: è nato l’anno in cui Galileo è morto (1642).]
9. (A) Qual è la principale opera di Isaac Newton?
[Principi matematici di filosofia naturale (Philosophiae naturalis principia mathematica).]
10. (A) A quando risalgono i Principi matematici di filosofia naturale?
[Al 1687.]
11. (A) Quali leggi descrisse in termini matematici Isaac Newton nei Principi matematici di filosofia naturale?
[La legge di gravitazione universale e le leggi del movimento.]
12. (B) Che cosa afferma la legge di gravitazione universale?
[Afferma che più due corpi (cioè due oggetti qualsiasi) sono vicini e più le loro masse sono grandi, più si attraggono. Per massa si intende la quantità di materia contenuta in un corpo (oggetto). Attenzione: le dimensioni dei corpi non sempre sono un indice affidabile della loro massa: un corpo può essere grandissimo ma avere massa molto piccola (per esempio se è gassoso) o essere molto piccolo ma avere una grande massa (per esempio se è di piombo).]
13. (B) Che cosa riesce a spiegare la legge di gravitazione universale?
[La legge di gravitazione universale riesce a spiegare due fenomeni apparentemente molto diversi tra loro come
- il fatto che un corpo, se non ha un sostegno, non rimane sospeso per aria ma tende a cadere a terra (la massa della Terra, infatti, lo attrae a sé);
- i satelliti ruotano intorno ai loro pianeti (per esempio la Luna intorno alla Terra) e i pianeti ruotano intorno al Sole.]
14. (C) Come fa la legge di gravitazione universale a spiegare il movimento dei satelliti intorno ai loro pianeti e analogamente il movimento dei pianeti intorno al Sole?
[Se non ci fosse la Terra, la Luna si muoverebbe di moto rettilineo uniforme, cioè si muoverebbe a velocità costante, compiendo una traiettoria rettilinea infinita, ma la forza gravitazionale, che la Terra esercita su di essa, fa sì che la Luna tenda a precipitare sulla Terra come un chicco di grandine che piove dal cielo; se ciò non avviene, è proprio perché la Luna tende anche a muoversi di moto rettilineo uniforme. In sostanza, la combinazione di queste due tendenze, ovvero il moto rettilineo uniforme e la forza di gravitazione esercitata dalla Terra sulla Luna, fa sì che la Luna non si allontani sempre più dalla Terra seguendo un percorso rettilineo e, allo stesso tempo, non precipiti sulla Terra a causa della legge gravitazionale, ma giri intorno alla Terra all’infinito. Un discorso analogo si può fare per i pianeti: se non ci fosse il Sole, si muoverebbero di moto rettilineo uniforme, e se non tendessero a muoversi di moto rettilineo uniforme precipiterebbero sul Sole, attratti dalla sua forza gravitazionale. Poiché, invece, i pianeti tendono a muoversi di moto rettilineo uniforme e, allo stesso tempo, il Sole esercita su di essi la sua forza gravitazionale, i pianeti ruotano intorno al Sole. Se non ci fosse la Terra, la Luna si muoverebbe di moto rettilineo uniforme, ma la forza gravitazionale, che la Terra esercita su di essa, fa sì che la Luna tenda a precipitare sulla Terra; se ciò non avviene, è proprio perché la Luna tende anche a muoversi di moto rettilineo uniforme.]
5. ALTRE SCOPERTE E TEORIE IN AMBITO FISICO-ASTRONOMICO
15. (B) Chi scoprì nel 1604 la legge sulla caduta dei gravi?
[Galileo Galilei: in base a questa legge, la distanza percorsa da un corpo in caduta libera è proporzionale al quadrato del tempo impiegato a percorrerla.]
16. (B) Chi fu lo scienziato italiano, allievo di Galileo, che inventò il barometro (strumento per la misurazione della pressione atmosferica ovvero per misurare il peso dell’aria)?
[Evangelista Torricelli (1608-47). Paolo Dal Pozzo Toscanelli]
17. (C) Chi fu il primo europeo a osservare una supernova?
[L’astronomo danese Tycho Brahe (1546-1601) nel 1572.]
18. (B) Quali teorie sulla natura della luce, alternative tra loro, furono proposte nel XVII secolo?
[La teoria corpuscolare di Isaac Newton e la teoria ondulatoria del fisico olandese Christiaan Huygens (1629-95).]