Meccanica: Antichità, Medioevo, Cinquecento 500, Appunti di Scienza

Scarica Meccanica: Antichità, Medioevo, Cinquecento 500 e più Appunti in PDF di Scienza solo su Docsity! MECCANICA E MACCHINE ANTICHE E MEDIOEVO. Nel'500 con il termine meccanica comincia a intendersi l'esame teorico del funzionamento delle macchine semplici, mentre precedentemente si indicavano occupazioni manuali o attività artigianali. Nel Medioevo fu coltivata la statica che costituisce un ramo, solo a partire con Newton, si definirà meccanica. Nel corso del Medioevo è coltiva la statica (scientia de ponderibus) che costituisce un ramo di quella disciplina che solo a partire da Newton, si definirà meccanica. Nel complesso, salvo poche eccezioni, l'intera gamma dei prlblemi relativi al moto è trattata all'interno del quadro concettuale aristotelico, e in TERMINI QUALITATIVI, non matematici. Teorie metodo aristotelico: i corpi sublunari sono fatti di 4 elementi, a seconda della prevalenza di uno l'oggetto si muove verso il cielo o verso il centro della Terra, con moto rettilineo (si basa su cognizione di luogo naturale verso il cui l'elemento si muove). Universo aristotelico: è finito e sferico, non vi è vuoto perché li non è possibile il moto per 3 ragioni: 1. il moto è privo di qualità quindi non ammette direzioni; 2. nel vuoto i corpi si muovono di moto istantaneo; 3. nel vuoto tutti i corpi hanno stessa velocità; Un oggetto fuori dal proprio luogo naturale tende naturalmente a tornarvi: es. un sasso lanciato in alto (moto violento) cade perché tende a ritornare. La possibilità dei moti dei proiettili dopo che essi si sono staccati dal proiciente (l'agente che produce il movimento) è spiegata da Aristotele con l'azione dell'aria che trasmetterebbe il moto, accompagnandolo e trasportando il corpo scagliato. Nel VI secolo d.C. Giovanni Filipono, un commentatore neoplatonico di Aristotele, controbatte questa nozione dicendo che la forza è impressa nel corpo e continua finché non si dissipa. Sostenne che il ritardo causato dal mezzo resistente è un fattore che va sottrato (e non diviso) all'azione naturale della forza motrice. (vale la regola V=F-R). Giunse a concludere che il moto nel vuoto è perfettamente possibile, in quanto la sottrazione del valore zero (il coefficiente di resistenza del vuoto) al numero finito che esprime la forza motrice non porta a una velocità infinita. Respinge anche la teoria aristotelica del moto dei proiettili: constata che l'aria resiste al moto e quindi non può essere considerata la causa della sua continuazione. La spiegazione adottata da Filipono è che una forza incorporea (in seguito chiamata impetus) è impressa al corpo scagliato (non al mezzo) e questa forza lo mantiene in moto finché non è stata consumata dalla naturale tendenza dinamica connessa alla gravità del corpo e alla resistenza dell'aria. Le “Questioni meccaniche” pseudoaristoteliche trattano delle macchine semplici in modo originale rispetto ad altri trattati tecnici dell'antichità; introducono un APPROCCIO DINAMICO nella trattazione dei problemi di statica. L'opera pone a fondamento dei fenomeni meccanici il cerchio e riconduce il funzionamento della meccanica e della leva ad alcune proprietà del moto circolare. Archimede si occupa di problemi di meccanica, sia teorici che pratici.; si basa sulla geometria e nel trattato di staticza Sull'equilibrio dei piani procede secondo un METODO DEDUTTIVO. Problemi di statica (equilibrio corpi): formula alcuni assiomi: 1. pesi eguali sospesi a eguali distanze sono in equilibrio; 2. pesi eguali a distanze ineguali non conservano l'equilibrio, ma si inclinano verso il peso che si trova a maggiore distanza; 3. due grandezze sono in equilibrio adistanze che siano in reciproca proporzione alle grandezze stesse; 4. un peso collocato sulla linea della verticale che passa per il fulcro della bilancia non disturba l'equilibrio; Abbiamo quindi due impostazioni: 1. archimedea: si basa su rigorosi procedimenti assiomatico-deduttivi; 2. pseudoaristotelica: meno rigorosa nelle dimostrazioni, ma caratterizzata dall'assunzione di un modello dinamico nelle spiegazioni delle leggi dell'equilibrio della bilancia e della leva (ruolo cruciale nella meccanica teorica moderna); I greci non ebbero un concetto di velocità espressa come numero esprimente un rapporto tra due grandezze dissimili (spazio e tempo), ma diedero definizioni di carattere comparativo. Nel '300 abbiamo significativi miglioramenti di cinematica, e nella prima del secolo c'è una prima formulazione velocità istantanea. Altro grande contributo medievale fu lo studio sui moto dei proiettili (moti violenti, l'impetus ha carattere qualitativo, più forte più oggetto distante). Giovanni Buridano da quasi carattere quantitativo all'impetus, facendolo dipendere dalla velocità con cui il mobile è mosso dal motore e dalla quantità di materia contenuta nel mobile. Rifiuta quindi il carattere transitorio dell'impetus e ne fa una qualità permanente. Con l'ipotesi di Buridano, si può supporre che il moto dei cieli continui in eterno per un'originaria azione diretta di Dio, ovvero per effetto di un impetus iniziale ad essi conferito dal Creatore. Non essendoci inclinazione al altri moti, né resistenze, l''impeto conferito ai corpi celesti né si esaurisce e né diminuisce. MECCANICA NEL CINQUECENTO. Prima del Cinquecento la meccanica viene considerata ancora come un'arte essendo i suoi scopi di carattere pratico. La sua idea muta nel Rinascimento, come muta il suo contenuto e si ha quindi un progressivo superamento delle teorie del moto, statica e scienza delle macchine. Dobbiamo distinguere due tradizioni di questo periodo: 1. recupero e approfondimento della tradizione classica (Questioni meccaniche e scritti di Archimede); 2. indagini intorno alle macchine, balistica e fortificazioni, trattate da ingegneri e tecnici delle corti italiane; "Questioni meccaniche" pseudoarisoteliche, giocano ruolo genesi della meccanica galileiana, utile per elevare meccanica a scienza teorica. Nel 500 c'è una riscoperta di Archimede: si cerca di integrare la statica di Archimede alla fisica di Aristotele e con Galilei emergono le contraddizioni, il che induce a cercare originali soluzioni; Il commentario alle Questione meccaniche di Alessandro Piccolomini fu molto noto nella seconda metà del Cinquecento. Concorse a definire il ruolo della meccanica nell'ambito delle scienze aristoteliche: la meccanica è disciplina teorica non operativa, e al pari dell'ottica e dell'astronomia fa uso della matematica nelle sue dimostrazioni. Subordinata alla geometria, la meccanica fornisce le cause e i principi necessari alle arti meccaniche, che hanno come fine la costruzione delle macchine. Nel Rinascimento comincia a diffondersi la concezione per la quale la costruzione delle macchine richiede la conoscenza della matematica. Il perfezionamento delle macchine richiede esperimenti e molti interventi. In più c'era il problema delle diverse scale su cui affrontare i diversi problemi, i materiali non erano visti come matematicamente riportabili. Con Galileo la matematizzazione del costruire avrà nuovi risultati: il modello non si limita solo alla forma e alle disposizioni delle parti, ma si arrichisce di un nuovo, essenziale elemento: la trattazione relativa ai materiali e alle loro capacità di resistenza. Tra i più decisi sostenitori della matematizzazione della scienza, vi è Luca Pacioli, il quale insiste sul carattere fondamentale della matematica delle proporzioni nell'arte del costruire. La matematica è lo strumento che consente di cogliere la natura architettonica del cosmo e di tradurla poi nell'armonia delle forme archittetoniche materiali. Anche Leonardo da Vinci e Guidobaldo del Monte insisteranno sull'importanza della matematica per la meccanica pratica. Leonardo persegue la riqualificazione dell'ingegnere, che, avviene essenzialmente attraverso una valorizzazione della geometria. Niccolò Tartaglia: autore di trattati di balistica e fortificazioni, per lui la statica deriva dalla geometria e dalla filosofia naturale. Nella “Nova scientia” calcolò la gittata massima di un cannone (con angolo a 45°), affermando che il moto dei proiettili è diviso in tre moti: • rettilineo; • curvo; • rettilineo verso il basso; Benchè riconosca che anche il moto rettilineo è impercettibilmente curvato, in un primo tempo accetta il principio dell'incompatibilità dei moti naturali e violenti. Successivamente però, nei “Quesiti” abbandona la concezione aristotelica e dice che la gravità agisce sempre sui corpi. Guidobaldo da Monte, amico e corrispondente di Galileo, scopre la traiettoria parabolica dei proiettili illustrata nel Meditatiunculae de rebus mathematicis (1600). Matematico e umanista, Guidobaldo rompe lo schema della traduzione e commento dei classici. Nel trattato di meccanica “Liber machanicorum” afferma che la meccanica non po' essere separato dallo studio delle macchine che a loro volta devono essere studiate per mezzo della matematica. Per trovare opere che tratta di traiettoria parabolica bisognerà però aspettare Bonaventura Cavalieri e Galileo. GIOVANNI BATTISTA BENEDETTI Allievo di Tartaglia, Benedetti fu un sostenitore del sistema copernicano e confutò la teoria aristotelica dei luoghi naturali: i moti non sono diretti verso alcuna meta e il moto nel vuoto è possibile. Per Benedetti il fattore da cui far dipendere la velocità di caduta non è il peso, ma il peso specifico; inoltre la resistenza del mezzo non è il divisore ma il sottraendo. Quindi la velocità di caduta libera deve ritenersi proporzionale alla differenza tra il peso specifico del corpo e quello del mezzo. A differenza di Aristotele (prende come fattore dinamico il peso assoluto) quindi, Benedetti prende in considerazione il loro peso specifico. Per lui la resistenza del mezzo è proporzionale al la sua superficie, dunque in un dato mezzo la velocità dipende anche dalla dimensione del corpo. La resistenza del mezzo è il sottraendo, se essa è uguale a zero (come nel vuoto) la velocità del corpo non sarà infinita, quindi il moto nel vuoto diventa impossibile. Sostenitore della fisica dell'impetus, Benedetti spiega l'aumento di velocità nella caduta libera come effetto di un