L’esperimento di Newton sulla gravità ha suscitato interesse in tutto il mondo. Ma chi era questo genio della scienza?
Isaac Newton è stato un matematico, fisico, astronomo, filosofo naturale, teologo, storico e alchimista inglese (forse era anche credente) ed è considerato uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi.
Nel corso della sua vita, ha contribuito in modo significativo al campo della scienza inventando il calcolo e fornendo una chiara comprensione dell’ottica.
Ma il suo lavoro più significativo ha a che fare con le forze, e in particolare con lo sviluppo di una legge di gravitazione universale e delle sue leggi di movimento.
Newton gravità mela: storia o leggenda?
Fra tutte quelle che riguardano la scienza, la storia della mela di Newton è probabilmente la più conosciuta.
Secondo la credenza popolare, lo scienziato si ritrovò all’ombra di un melo, riflettendo e pensando, quando una mela gli cadde sulla testa.
“Perché cade sempre verso il centro della Terra e non trasversalmente o verso l’alto?».
Ecco cosa disse Newton quando cadde la mela. Da questa fondamentale domanda, lo scienziato teorizzò che doveva esistere un potere attrattivo universale che coinvolge tutti corpi dotati di massa, battezzata poi in “forza di gravità”.
La mela di Newton per i bambini delle scuole primarie si è trasformata in racconto per spiegare loro l’esistenza di questa forza primordiale.
Ma è una storia vera o una leggenda? Grazie alla divulgazione online dell’opera di Stukeley, intitolata “Memoirs of Sir Isaac Newton’s Life” e pubblicata nel 1752, l’aneddoto della mela è vero e nasce dalla diretta testimonianza dello stesso Newton.
Esperimento di Newton sulla gravità: la formula
Anche se una mela non avesse colpito effettivamente la testa di Sir Isaac Newton come suggerisce la storia, lo ha portato a una delle grandi scoperte della meccanica: la “Legge di Gravitazione Universale”.
Riflettendo sul motivo per cui la mela non cade mai lateralmente o verso l’alto o in qualsiasi altra direzione se non perpendicolare al suolo, Newton si rese conto che la Terra stessa doveva essere responsabile del movimento verso il basso della mela.
Teorizzando che questa forza deve essere proporzionale alle masse dei due oggetti coinvolti, e utilizzando una precedente intuizione sulla relazione inversa della forza tra la Terra e la Luna, Newton riuscì a formulare una legge fisica generale per induzione.
La legge di Newton sulla gravità afferma che ogni punto massa attrae ogni altro punto massa nell’universo da una forza che punta in linea retta tra i centri di massa di entrambi i punti, e questa forza è proporzionale alle masse degli oggetti e inversamente proporzionale alla loro separazione.
Questa forza attrattiva punta sempre verso l’interno, da un punto all’altro. La legge si applica a tutti gli oggetti con massa, grandi o piccoli.
Due grandi oggetti possono essere considerati come masse puntiformi se la distanza tra loro è molto grande rispetto alle loro dimensioni o se sono sfericamente simmetrici.
In questi casi, la massa di ogni oggetto può essere rappresentata come massa puntiforme situata al suo centro di massa.
Sebbene l’esperimento di Newton sulla gravità fosse in grado di articolare la sua legge di gravitazione universale, poteva solo calcolare la forza gravitazionale relativa rispetto a un’altra forza.
Fu solo con la verifica di Henry Cavendish della costante gravitazionale che la Legge di Gravitazione Universale ricevette la sua forma algebrica finale:
Legge di gravitazione universale formula: F = G m M / R2
Dove F rappresenta la forza in Newton, m e M rappresentano le due masse in chilogrammi e R rappresenta la separazione in metri.
G rappresenta la costante gravitazionale, la quale ha un valore di 6.674⋅10−11N(m/kg)26.674⋅10−11N(m/kg)2.
A causa della grandezza di G, la forza gravitazionale è molto piccola, a meno che non siano coinvolte grandi masse.