Il Seicento
Prof. Edoardo Rovida
Il Seicento
• Sviluppo della scienza(dai principi
meccanici e dagli strumenti matematici,
grandi risultati)
• realizzazioni
• Accademie
• Stampa scientifica
• Mecenatismo scientifico
Sviluppo della scienza
• Evoluzione delle idee rinascimentali
• conquiste scientifiche in campo meccanico
Evoluzione di idee rinascimentali
• Porteranno ai grandi sviluppi settecenteschi,
base della scienza moderna: acquisizioni
meccaniche e strumenti matematici
Conquiste scientifiche
• Connessione tra aspetti empirici dell’ingegneria e
ricerche scientifiche sistematiche
• Transizione tra completo empirismo e tecniche
ingegneristiche basate sul calcolo e sulle scienze
applicate
• Leonardo: passo avanti decisivo nell’analisi
rigorosa dei problemi della dinamica; le sue idee
sono sviluppate da Galileo, Huygens, Newton
Collegamento fra ricerche
scientifiche e sviluppi pratici
•
Alcune speculazioni teoriche portano a
sviluppi nelle realizzazioni, i quali
producono ulteriori sviluppi teorici(circolo
virtuoso) (accentuazione di un fenomeno
già apparso nel secolo precedente)
1. Studio del vuoto
2. Pendolo
Collegamento fra ricerche scientifiche e
sviluppi pratici: studio del vuoto
• Per opera di Torricelli, Galileo, Pascal
• Diffusione della pompa aspirante
• I risultati portano allo studio della macchina
a vapore
Collegamento fra ricerche scientifiche e
sviluppi pratici: pendolo
• Sviluppo della precisione della misura del
tempo
• Impulso al miglioramento delle parti
meccaniche degli orologi: taglio degli
ingranaggi, meccanismi di scappamento
Conquiste meccaniche
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Meccanica celeste ( Keplero)
Astronomia(Keplero, Galileo)
Dinamica (Galileo, Cartesio, Wallis, Huygens, Newton)
Metodo scientifico(Cartesio)
Geometria analitica (Cartesio)
Dinamica dei fluidi (Torricelli, Stevino, Pascal, Guericke, Boyle)
Teoria dell’elasticità dei corpi(Galileo, Hooke, Bernoulli, Eulero)
Statica (Varignon)
Analisi infinitesimale (Newton, Leibnitz)
Logaritmi(Nepero)
Utilizzo degli strumenti
Disputa antichi-moderni
Leggi di Keplero(1571-1630)
• 1. Le orbite dei pianeti sono ellissi, di cui il Sole
occupa uno dei fuochi(1609)
• 2. Le aree descritte dai raggi vettori(uniscono il
Sole ad un pianeta) sono proporzionali ai tempi
impiegati a percorrerle(1609)
• 3. I quadrati dei tempi di rivoluzione dei pianeti
sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori
delle loro orbite(1618)
Galileo(1564-1642)
• Studi astronomici
• Metodo scientifico-sperimentale
• Ricerche meccaniche
Galileo: studi astronomici
• Costruisce un telescopio(1609) che utilizza
per le osservazioni
• Scopre:
• -primi quattro satelliti di Giove
• -fasi di Venere
• -macchie solari
• Sostiene il sistema copernicano(per questo,
condannato dal Sant’Uffizio)
Metodo scientifico-sperimentale
• Non studia direttamente la natura
• La “ricrea” in laboratorio, riproducendone
un “modello” osservabile
• Esperimento = “domanda” posta alla natura
• Esempio: piano inclinato per studiare la
caduta dei gravi
Galileo: ricerche meccaniche
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Caduta dei gravi
Concetto di accelerazione
Concetto di inerzia
Concetto che l’accelerazione dipende dalle
circostanze che determinano il moto
• Teoria del pendolo, poi applicata
all’orologio da Huygens
Galileo: caduta dei gravi
• Prima: i corpi cadono tanto più velocemente quanto più
sono pesanti (è vero nel vuoto, ma allora il concetto di
“vuoto” non era ancora chiarito e neppure concepito: lo
sarà dai discepoli di Galileo, Torricelli e Viviani)
• Galileo: dimostra che l’accelerazione di gravità è uguale
per tutti i corpi: la differente velocità di caduta dipende
dalla resistenza dell’aria
• Oggi: gli astronauti verificano che sulla Luna(assenza di
atmosfera) un sasso ed una piuma toccano terra
contemporaneamente, partendo dalla stessa altezza
Cartesio(René Descartes)(15961650) (fondatore del razionalismo)
• Metodo scientifico
• Geometria analitica
• Dinamica
Metodo scientifico
• Accettare solo ciò di cui si è veramente certi
(regola dell’evidenza)
• sezionare i problemi complessi in problemi
semplici(regola dell’analisi)
• affrontare i problemi semplici e poi, per sintesi,
quelli complessi(regola della sintesi)
• scrivere e documentare tutto(può essere
considerato il “padre” della documentazione
tecnica)(regola dell’enumerazione)
Dinamica
• Legge di inerzia
• teorema della conservazione della quantità
di moto in un sistema isolato
• concetto di lavoro
• concetto di principio dei lavori virtuali
Meccanica dei fluidi
• Idrostatica
• Aeriformi
Idrostatica
• Torricelli (1608-1647) barometro/misura della
pressione atmosferica/dà il nome all’unità di
pressione(torr)
• Stevino(1548-1620) principio omonimo
• Pascal(1623-1662) dà il suo nome alla moderna
unità di pressione / principio omonimo: in un
fluido incomprimibile in equilibrio, le pressioni si
trasmettono in tutte le direzioni
Torricelli: pressione atmosferica
• Scopre che l’aria ha un peso
• Secondo Aristotele l’aria nell’atmosfera è
nel suo luogo “naturale”, quindi non
avrebbe dovuto andare né in alto, né in
basso e, quindi, non premere
Evangelista Torricelli(1608-1647)
• Pressione atmosferica pari
a 760 mm di colonna di
Hg e a 9.81 m di colonna
di H2O
Aeriformi
• Guericke (1602-1686): esperienze sul vuoto
– emisferi di Magdeburgo (dimostra
l’esistenza della pressione atmosferica)
• Boyle(1627-1691) : legge di B. e
Mariotte”a temperatura costante, il volume
di una data quantità di gas è inversamente
proporzionale alla pressione”(1662)
Teoria dell’elasticità dei corpi
• Leonardo, Galileo primi tentativi
• Hooke(1635-1703) ut tensio, sic
vis(proporzionalità sforzi-deformazioni)
• Bernoulli, Eulero primi risultati sulla
flessione
Dinamica
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Cartesio (1596-1650)
Wallis(1618-1703)
Huygens(1629-1695)
Newton(1642-1727)
Wallis(1616-1703)
• Sviluppo dell’opera di Cartesio
• in particolare, completa le basi del principio
dei lavori virtuali
• Precursore dell’analisi infinitesimale
Huygens(1629-1695)
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Pendolo composto
Urto elastico
Momento di inerzia
Forza centrifuga
Intuizione della conservazione dell’energia
Realizza e brevetta l’orologio a pendolo(1675)
Tenta di realizzare un motore a scoppio
utilizzando la polvere da sparo(1675)
Newton
• Concetto di massa
• generalizzazione del concetto di forza
• leggi fondamentali della dinamica
• inerzia
• F=ma
• azione e reazione
• legge di gravitazione universale
• teorema della quantità di moto
Newton
legge di inerzia
• Ogni corpo persevera nel suo stato di quiete
o di moto rettilineo uniforme, eccetto che
sia costretto a mutare quello stato da forze
impresse
Newton
2° legge
• La variazione di moto di un corpo è
direttamente proporzionale alla forza
impressa ed avviene lungo la linea retta
seconda la quale la forza è impressa
Newton
legge dell’azione e della reazione
• Le mutue azioni che due corpi esercitano
l’uno sull’altro sono sempre uguali ed
hanno la stessa direzione ma versi opposti
Newton
Newton: il libro
Statica
• Varignon(1654-1722) porta la statica al
livello attuale
Analisi infinitesimale
• Newton
• Leibnitz
Logaritmi
• Nepero(o Napier)(15501617) (matematico
scozzese
• Sua opera “Logarithmorum
canonis descriptio”
• Logaritmi: base del regolo
calcolatore(strumento di
calcolo fondamentale fino
al 1970)
Strumenti
• Scienza: inizia a progredire a contatto con la
tecnica(questa crea gli strumenti che fanno
progredire la scienza)
• Strumenti: potenziano i sensi e, quindi, la
capacità di osservazione
Realizzatori di strumenti
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Galileo: telescopio
Castelli: termometro(1632)
Torricelli: barometro(1643)
Malpighi: microscopio(1660)
Boyle: pompa pneumatica(1660)
Atteggiamento degli scienziati
• Alcuni: accettano lo sviluppo della tecnica
e, quindi, gli strumenti
• Altri: considerano gli strumenti come
elementi perturbatori dell’osservazione,
soprattutto quando, come nel caso delle
stelle, pretendono di scrutare oggetti divini
e, quindi, non indagabili
Disputa antichi-moderni
• Dibattito(inizio ‘600) sull’immagine, la
funzione, gli obbiettivi della scienza
• Risultato: concezione rinascimentale(sapere
= ripristino della sapienza perfetta e
classica, perduta nel Medioevo) soppiantata
dalla concezione di progresso
• Implica nuove assunzioni
Implica nuove assunzioni
• Perfettibilità del sapere: la conoscenza è un
processo in continua crescita, che non diventerà
mai definitiva
• Necessità di collaborazione fra scienziati: in
opposizione alla gestione “di casta” del
sapere(visto come strumento di potere)
• Legame fra scienza e tecnologia: il progresso
scientifico è ricco di miglioramenti per la vita
dell’umanità
Realizzazioni
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Macchine
Idraulica e pneumatica
Produzione dei metalli
Applicazioni del vapore
Calcolatrici
Orologi
Macchina per tornire i maschi di
rubinetti(pezzo in un morsa e lavorato con
fresa a tazza) (Branca)
Frantoio(Branca)
Disegno d’assieme e
disegni”costruttivi” dei vari pezzi
(Branca)
Idraulica e pneumatica
• Diffusione della pompa aspirante
• Esperimento di Guericke(1650)
• Macchina di Thomas Savery(fine ‘600)(è
anche un’applicazione del vapore)
Diffusione della pompa aspirante
l’altezza di aspirazione
dipende dalla
pressione atmosferica
e perciò non può
superare i 9 metri
Esperimento di Guericke: emisferi di
Magedburgo(1654)
• Due semisfere cave
affacciate
• Fa il vuoto all’interno
• Diverse coppie di
cavalli non riescono a
staccarle
• Dimostra l’esistenza
della pressione
atmosferica
Produzione dei metalli
• Carbon fossile per alimentare gli altiforni
• Simon Sturtevant(1612) e Dud
Duddley(1619) brevettano un sistema per
ottenere un combustibile a basso tenore di
impurità: il coke, utilizzabile negli
altiforni(permette il lavoro a ciclo continuo)
Applicazioni del vapore
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Considerazioni generali
Giovanni Battista della Porta (1606)
Giovanni Branca(1629)
Denis Papin(1690)
Newton(fine ‘600)
Macchina di Thomas Savery(1698)
Applicazioni del vapore:
considerazioni generali
• Inizia ad essere utilizzato alla fine del XVII
secolo
• Prime macchine: impiegano la pressione
atmosferica contro il vuoto, creato
raffreddando il vapore
• Importanza crescente della fonti di carbone
Giovanni Battista della Porta
• Il fuoco in E fa evaporare
l’acqua in D: il vapore prodotto
entra in pressione in B,
forzando l’acqua contenuta
nello stesso B ad uscire
attraverso il tubo C
• Con questo sistema, gli
ingegneri di Cosimo de’
M.edici, Granduca di Toscana
riescono a pompare acqua da
una miniera a 50 piedi
sottoterra
Giovanni Branca
• Caldaia con busto di
bronzo che getta
vapore agente su di
una ruota a
pale(intuizione mai
realizzata)
• Mancano regolatore e
valvola di sicurezza
della caldaia
Pentola di Papin
• Passaggio di stato liquidovapore: dilatazione
• Passaggio di stato vaporeliquido: generazione del vuoto
•
•
“..dato che fra le proprietà dell’acqua vi è
quella per cui una piccola quantità di essa,
trasformata in vapore dal calore, ha una forza
elastica simile a quella dell’aria, ma con il
sopraggiungere del raffreddamento si
ritrasforma in acqua , sì che nessuna traccia
di tale forza rimane, ho dedotto che potevano
essere costruite macchine nelle quali l’acqua
con l’aiuto di calore non molto intenso e a
poco prezzo, avrebbe potuto produrre il vuoto
completo”
D.Papin
Newton (fine ‘600)
• Carro a reazione con getto di vapore
Macchina di Thomas Savery(fine
‘600)( per prosciugare le miniere)
• vapore ad alta pressione in un recipiente
• acqua fredda sulle pareti: condensazione
• formazione di vuoto
• aspirazione di acqua
Macchine volanti
• Padre Lama da Brescia(1670), partendo
dall’osservazione che un gas riscaldato
tende a muoversi verso l’alto, preconizza
una navicella volante sostenuta da palloni
Le prime calcolatrici
• William Pratt(1616)
• Blaise Pascal (1642)
La calcolatrice di William
Pratt(1616)
• E’ un blocco di avorio con
indici rotanti in ottone, il tutto
contenuto in un finto libro
rivestito di pelle scolpito in oro.
• Le colonne a sinistra sono
marcate in numeri romani a
partire dalla unità, alle decine e
così via, fino a 10.000.000.000.
• Le colonne di destra sono in
farthing, pence e scellini
La calcolatrice di Pascal(1642)
• Denominata anche
“pascalina”
• Utilizzata soprattutto
per addizionare e
sottrarre importi di
denaro
Orologi
• 1583: Galileo scopre il principio di
isocronismo del pendolo
• 1610: nasce in Francia la corporazione degli
orologiai
• 1656: Huygens costruisce il primo orologio
a pendolo
• 1674: Huygens introduce la molla a spirale
Accademie scientifiche
• Considerazioni generali
• Le prime Accademie
• Modo di operare
Accademie scientifiche:
considerazioni generali
• Scienza: entra nelle università
• Aumenta il numero di persone cultrici della
“filosofia naturale”
• Nascono gruppi di persone che si riuniscono
a discutere le nuove questioni e a seguire nil
progresso
Le prime Accademie (avvicinano
scienza e tecnica: riconoscimento che la tecnica è
strumento di progresso)
• Academia Secretorum , Napoli(1560)
• Accademia dei Lincei(1603)(studio e diffusione della
fisica, con la visione penetrante della lince)
• Royal Society for the Advancement of learning(fondata da
Boyle nel 1645 col nome di Philosophical College)(vi
appartiene Galileo)
• Accademia del Cimento(fondata nel 1657 da Leopoldo de’
Medici)
• Accademia delle Scienze di Londra (1662)
• Accademia delle Scienze di Parigi(1666) fondata da Luigi
XIV
Accademie scientifiche: modo di
operare
• Comunicazione dei risultati delle ricerche di
soci
• Discussione
• Accensione di interesse per la scienza fra il
popolo
Stampa scientifica
• Fino ad ora: comunicazione fra studiosi solo
attraverso scambi epistolari
• Da ora in poi: nascono periodici scientifici:
Journal de Savants(Parigi, 1665),
Philosophical Transaction(organo ufficiale
della Royal Society)
Mecenatismo scientifico
• In forma embrionale ed in ambito letterarioartistico risale all’epoca romana
• Ora si sviluppa in ambito scientifico
• Senza il mecenatismo, forse, molte scoperte non ci
sarebbero state o sarebbero avvenute in ritardo
• Nel “duello” fra Newton e Leibnitz per la paternità
del calcolo infinitesimale, cìera in gioco anche il
prestigio della corte dei duchi di Hannover( alle
cui “dipendenze” lavorava Leibnitz)
Esempi di mecenatismo
scientifico(1)
• Federico II di Danimarca dona
all’astronomo Tycho Brahe un’isola dove
istituire un centro scientifico
• Galileo(1610) dedica la scoperta dei satelliti
di Giove ai medici, dai quali viene
nominato “filosofo di corte”
• Principe Leopoldo de’ Medici: istituisce
l’Accademia del Cimento
Esempi di mecenatismo
scientifico(2)
• Federico di Prussia: fonda l’Accademia di Berlino
• Caterina di Russia: fonda l’Accademia di
S.Pietroburgo
• P.Giuseppe Piazzi(1746-1826): direttore
dell’Osservatorio di Palermo, scopre(1801) il
pianetino Cerere e lo chiama Cerere Ferdinandea,
in onore di Ferdinando, Re delle Due Sicilie e
fondatore dell’Osservatorio di Palermo