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La fisica di Aristotele La fisica di Aristotele [384 [384 -- 322 322 a.Ca.C.].]

Punti fondamentaliPunti fondamentaliEsistenza di “nature” qualitativamente Esistenza di “nature” qualitativamente

determinate. determinate. Esistenza di un Cosmo: la credenza cioè Esistenza di un Cosmo: la credenza cioè

nell’esistenza di principi di ordine, in nell’esistenza di principi di ordine, in virtù dei quali l’insieme degli esseri reali virtù dei quali l’insieme degli esseri reali forma un tutto gerarchicamente ordinato. forma un tutto gerarchicamente ordinato.

Principio teleologicoPrincipio teleologicoTutto ciò che accade in natura si compie Tutto ciò che accade in natura si compie per un dato per un dato finefine, l’universo è il risultato , l’universo è il risultato

di un disegno prestabilito; la sua armonia di un disegno prestabilito; la sua armonia è opera di una intelligenza modellatrice è opera di una intelligenza modellatrice

che tende alla perfezione. che tende alla perfezione.

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La fisica di AristoteleLa fisica di Aristotele• Nello studiare la “natura” Aristotele si

domanda• a quale fine?

• Ogni cosa in natura è fatta per un fine• [Aristotele “Fisica”]

• dopo Galileo lo scienziato si chiede• in che modo?

• “…i discorsi nostri hanno a essere intorno al mondo sensibile, e non sopra un mondo

di carta” • [Galileo Galilei, "Dialogo sopra i due

massimi sistemi del mondo" (1632)]

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La fisica di AristoteleLa fisica di Aristotele

Mondo sublunare[Terra]

mutamentonascita/morte

generazione/corruzionequattro elementi

Terra Acquapesanti

Aria Fuocoleggeri

corpi materiali

mescolanza dei quattro elementi"pesantezza" e "leggerezza"

determinata dalla proporzione dei4 elementi

Mondo celeste[Stelle e Pianeti]

Inalterabilità

quinto elementoetere

solido cristallinoimponderabile

trasparente immutabile

stelle e pianetifissati alle sfere celesti rotanti

tutte costituite di etere

motoprocesso divenire

mutarein se stesso e rispetto agli altri

[stato transitorio]

motocircolare perfetto

senza inizio nè fine

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Concetto aristotelico di motoConcetto aristotelico di moto

• Aristotele considera moto non solo il mutamento di luogo (moto locale) ma anche l’alterazione qualitativa, l’aumento o diminuzione quantitativi e, in taluni casi, la generazione e la corruzione.

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Moti del mondo terrestre Moti del mondo terrestre Luogo naturale

Terra e Acqua Aria e Fuoco

Centro dell'universo Regioni "superiori"

Quietepossibile solo nel luogo

naturalenon necessita di una

causa

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Moti del mondo terrestreMoti del mondo terrestreMoto

Naturalesecondo natura

Il corpo muove verso il luogo naturale

Aria Fuocoleggeri

[traiettoria rettilinea]Terra Acqua

pesanti

finalitàportare il corpo alla

quietenel suo luogo naturale

Violentocontro natura

Il corpo si allontana dal luogo naturale

Terra Acqua

Aria Fuoco

non può essere perpetuo

necessita di una causa[motore]

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La dinamica aristotelicaLa dinamica aristotelica• Ad ogni corpo per sua natura, determinata dalla miscela dei

quattro elementi che lo compongono, compete un luogo naturale.

• Nel luogo naturale, se non intervengono cause esterne, i corpi si mantengono in quiete.

• Il moto è qualche cosa che si “trasferisce” momentaneamente ai corpi, trasformandoli in sé stessi e rispetto agli altri; è il “passaggio” all’atto di ciò che è in potenza.

• 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 in contatto (non sono ammesse azioni a distanza) con il mobile.

• Soppressa la causa, naturale o violenta, il moto cesserà (cessante causa cessat effectus).

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La dinamica aristotelicaLa dinamica aristotelica• Moto naturale

• La velocità dei corpi in moto naturale è direttamente proporzionale alla “grandezza” del corpo che ne determina la pesantezza o leggerezza.

• Più un corpo è grande, più rapidamente esso compie il moto che gli è peculiare. (Del cielo, 290a)

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La dinamica aristotelicaLa dinamica aristotelica• Moto violento

• La velocità dei corpi in moto violento è direttamente proporzionale alla forza applicata (motore).

• La velocità dei corpi in moto violento è inversamente proporzionale alla “grandezza” del corpo.

• Sia A il motore, B il mosso, C la lunghezza percorsa, D il tempo in cui si attua il movimento. In un tempo uguale la forza uguale A muoverà la metà di B per il doppio di C, e muoverà C nella metà di D: tale, infatti sarà la proporzione. E, inoltre, se la stessa forza muoverà lo stesso oggetto in questo tempo qui secondo tanta lunghezza, e lo muoverà secondo la metà della lunghezza nella metà del tempo, anche la metà della forza muoverà parimenti la metà dell’oggetto in uguale tempo secondo una lunghezza uguale. (Fisica, 249b)

• Se però, fra la “grandezza” del corpo e la forza applicata vi è una grande sproporzione, allora è possibile che non si produca alcun movimento.

• Se però E muove F per uno spazio C in un tempo D, non segue necessariamente che E possa in un tempo eguale muovere una massadoppia di F per metà dello spazio C; potrebbe darsi invero che non provocasse alcun movimento. (Fisica, 249b)

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Ruolo del mezzoRuolo del mezzo• ..gli oggetti che sono lanciati si muovono

sebbene ciò che ha impresso loro impulso non sia in contatto con essi, vuoi per il reciproco sostituirsi, come sostengono alcuni, vuoi perché l’aria che è stata spinta imprime loro un moto più veloce del moto naturale col quale il proiettile si muove verso il suo luogo naturale. (Fisica, 215a)

• Il moto violento dei corpi, una volta separati dal motore, si mantiene grazie ad una “reazione “ del mezzo attraversato dal corpo in movimento.

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Ruolo del mezzoRuolo del mezzo• E sempre il movimento sarà tanto

più veloce quanto il mezzo sarà più incorporeo, meno resistente e più facilmente divisibile.(Fisica, 215b)

• La velocità dei corpi è inversamente proporzionale alla densità del mezzo.

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Il vuotoIl vuoto• Il vuoto rende impossibile tanto il moto naturale

quanto quello violento!Moto naturale: senza la resistenza offerta dal mezzo, la velocità sarebbe infinita e quindi i corpi si muoverebbero istantaneamente, assurdo!Moto violento: il vuoto, non essendo un mezzo, non può ricevere o trasmettere il movimento ; pertanto un moto violento nel vuoto equivarrebbe ad un moto senza motore, assurdo!

• L’idea di vuoto non è compatibile con l’interpretazione di moto come mutamento e processo.

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Il CosmoIl Cosmo• Il cosmo è una sfera finita, avente la terra come suo

centro e la sfera delle stelle fisse come frontiera. • La terra, luogo naturale verso cui tendono i corpi

pesanti, è un corpo finito al centro del cosmo in quiete assoluta.

• La finitezza del cosmo deriva anche dal suo moto circolare, altrimenti saremmo costretti ad ammettere l’esistenza di una velocità infinita: se il cielo fosse infinito e ruotasse circolarmente, esso percorrerebbe una distanza infinita in un tempo finito,......ma noi sappiamo che ciò è impossibile. (Del cielo, 272b).

• L’intero ordine del cosmo, e in particolare i movimenti circolari delle sfere celesti e degli astri in esse infissi, essendo eterno rende eterno lo stesso cosmo.

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Punti deboli della Punti deboli della concezione aristotelica.concezione aristotelica.

• Ipotesi che i corpi pesanti possano essere mossi per una reazione dell’aria.

• Duplice funzione dell’aria come sostegno del moto in assenza di motore e come mezzo che ritarda il moto di caduta

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Teoria dell’Teoria dell’impetusimpetus• Moto di un corpo lanciato verso

l’alto1.

L’impetus o leggerezza trasferita

al mobile dal motore, maggiore

della sua pesantezza “naturale”,

determina il moto ascensionale.

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Teoria dell’Teoria dell’impetusimpetus

2.Salendo, l’impetus si consuma, la velocità diminuisce sino ad

annullarsi alla quota massima; in questo punto la leggerezza

uguaglia la pesantezza.

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Teoria dell’Teoria dell’impetusimpetus

3.La prima fase della

discesa risulta accelerata in quanto la leggerezza residua

ritarda lo stabilirsi del moto uniforme.

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Teoria dell’Teoria dell’impetusimpetus4.

Esaurito completamente l’impetus il moto

diventa uniforme e la velocità di regime è proporzionale al

peso specifico relativo del corpo.

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Velocità peso? Esperimento.Velocità peso? Esperimento.∝

considerando che ogni corpo tende a

mantenere la sua velocità

il più piccolo ritarda il più grande

il più grande velocizza il più piccolo

v1<v3<v2

considerando i pesiP3 = P2 + P1P3 > P2 > P1

v3>v2>v1

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Esperimento di GalileoEsperimento di Galileo

Il tempo di caduta delle sfere è ottenuto pesando la quantità d’acqua che, nel medesimo tempo, fuoriuscendo attraverso un sottile cannello dal secchio, viene raccolta in un recipiente.

Si misura il tempo di caduta della sfera variando in modo controllato la lunghezza di caduta. Per ogni lunghezza si ripete più volte la misura del tempo.

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Esperimento di GalileoEsperimento di Galileo

• Facendo percorre alla palla un quarto della lunghezza totale del piano si ottiene puntualissimamente la metà del tempo precedente.

• Facendo poi l’esperienze di altre parti, … ,per esperienze ben cento volte replicate, sempre s’incontrava gli spazi passati essere tra di loro come i quadrati de i tempi, e questo in tutte le inclinazioni del piano.

2ts ∝

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Legge di caduta dei corpiLegge di caduta dei corpi

• La velocità di un corpo che cade aumenta proporzionalmente col tempo.

• L’accelerazione della caduta è la stessa per tutti i corpi.

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Punti fondamentali del Punti fondamentali del metodo metodo galileianogalileiano

• L’aver spostato l’obiettivo primario della ricerca sulla natura, dalla determinazione delle cause alla descrizione dei suoi fenomeni attraverso l’individuazione dei loro caratteri essenziali.

• Aver introdotto la matematica nella descrizione fisica della natura sia come strumento logico deduttivo che come linguaggio attraverso il quale esprimere le sue leggi e consentire una loro verifica oggettiva.