Evoluzione delle teorie sul vuoto e la pressione atmosferica

• Horror vacui

• Fisici

• Blaise Pascal

• Galileo Galilei

• Evangelista Torricelli

• Simone Stevino

• Otto Von Guericke

• esperimenti che confermano l’esistenza della pressione atmosferica

Il concetto di horror vacui

Aristotele ideò il concetto di “horror vacui”, (dall’etimologia latina “orrore del vuoto”), secondo cui la natura respinge il vuoto, perciò ogni fluido riempie costantemente tutto lo spazio a propria disposizione. La sua teoria, basata su una concezione antropomorfica della Natura, trovò larga diffusione nel mondo antico, al punto che non venne contraddetta sino al 1600, quando Torricelli, allievo di Galileo Galilei, ritenne di aver ricreato il vuoto nel suo esperimento. [1] [2]

Contributi di Blaise Pascal

Blaise Pascal fu un matematico, teologo, fisico e filosofo francese. Egli nacque a Clermont-Ferrand (Francia) nel 1623 e morì a Parigi nel 1663. Egli diede un importante contributo alla rivoluzione scientifica, in particolare nel campo dei fluidi, elaborando una legge, nota appunto con il nome di “Legge di Pascal”, secondo cui la pressione esercitata sulla superficie di un fluido si trasmette invariata ad ogni superficie a contatto con il fluido.

Proprio per i suoi importanti studi sulla pressione, la relativa unità di misura del Sistema Internazionale fu chiamata Pascal.

Alcune sue importanti opere nel campo della fisica furono:

• Nuove esperienze riguardanti il vuoto (1647)

• Dell’equilibrio dei liquidi (1663)

• Della pesantezza dell’aria (1663) [4]

Evangelista Torricelli e il barometro

Evangelista Torricelli nacque nel 1607 a Faenza (Emilia-Romagna) e morì a Firenze nel 1647. Fu un importante matematico e fisico, che si dedicò allo studio del moto dei gravi e dei fluidi; inventò il barometro, che prese il nome di “tubo da vuoto di Torricelli”. La pressione si può misurare anche in Torr, unità di misura che da lui prende il nome ed equivale ai mm di mercurio.

Tra le sue opere nel campo fisico troviamo:

• De motu gravium naturaliter descendentium et proiectorum, 1644 (l’opera costituisce la parte finale dell’ “Opera Geometrica”) [5][6][7]

Galileo Galilei e il metodo scientifico

Galileo Galilei nacque a Pisa nel 1564 e morì ad Acetri nel 1642 è stato un fisico, astronomo, filosofo, accademico, matematico. Ebbe un importantissimo ruolo nella rivoluzione scientifica, in particolar modo teorizzando il “metodo scientifico-sperimentale”, che per tale motivo è detto anche metodo galileiano. Egli contraddisse la teoria di Aristotele secondo cui il moto dei corpi varia in base alla loro natura, perciò gli oggetti pesanti cadrebbero più in fretta rispetto a quelli leggeri, dimostrando che senza l’attrito dell’aria (ovvero nel vuoto), due corpi, anche di differente peso, in caduta libera dalla stessa altezza toccherebbero il suolo nello stesso momento. [8][9]

Tra i suoi studi fisici ricordiamo:

• De motu, 1591 [10]

Simone Stevino e la statica

L’ingegnere, fisico e matematico Simone Stevino nacque a Bruges nel 1548 e a L’Aia nel 1620. A livello fisico i suoi studi si concentrarono prevalentemente nel campo della statica, nello studio dell’equilibrio di due pesi collegati posti su piani con una differente inclinazione. Significativa fu anche l’elaborazione della “Legge di Stevino secondo cui la pressione esercitata da un fluido non dipende dall’ampiezza della base, ma dalla sua altezza, dalla densità del fluido e dall’accellerazione di gravità. Nella sua produzione spicca in particolare l’ “Ouvres Mathematiques”, del 1634. [11] [12]

Otto Von Guericke e il vuoto

Otto Von Guericke nacque a Magdeburgo nel 1602 e morì ad Amburgo nel 1686. Egli inventò gli emisferi di Magdeburgo, ovvero due semisfere di bronzo perfettamente combacianti, con un gancio per bloccare i movimenti tangenziali, collegati alla prima pompa a vuoto al mondo da lui stesso realizzata. Successivamente egli con la pompa aspirò l’aria contenuta dalla sfera creatasi unendo i due emisferi, in modo da ottenere il vuoto il loro interno. La forza che lega i due corpi bronzei è così forte che per dividerli furono necessarie due schiere da otto cavalli ciascuna. [15][16]

Esperimenti sul vuoto e pressione

L’esperimento teorizzato da Galileo Galilei, ovvero che facendo cadere due oggetti con pesi differenti in assenza di attrito dell’aria essi toccano il suolo contemporaneamente, fu di grande importanza per le successive sperimentazioni e cominciarono a sfatare le teorie di Aristotele, basate sull’esperienza quotidiana, secondo cui il vuoto non esiste e tra due oggetti, cade più velocemente quello pesante. Le teorie del filosofo greco vennero completamente sfatate da un allievo di Galileo: Evangelista Torricelli, che fu il primo a dimostrare chiaramente l’esistenza della pressione atmosferica nel 1644: egli prese un tubo di un metro d’altezza, chiuso solo da un lato, lo riempì completamente di Mercurio e in seguito con un dito tappò l’apertura superficiale. Capovolse la colonna, sempre coprendo l’apertura, e la immerse in una bacinella piena dello stesso liquido, rimuovendo in seguito il dito. Il Mercurio cominciò a fuoriuscire e il livello nel tubo si abbassò sino all’altezza di 760 mm, rimanendo poi in equilibrio. Ciò accade perché la pressione esercitata dall’aria sul mercurio nella bacinella bilancia quella del fluido nel cilindro. Secondo lo scienziato nei 240 mm superiori della colonna vi era il vuoto, elemento contraddicente con la teoria aristotelica dell’Horror Vacui. [13] Applicando la legge di Stevino, si ottiene che la pressione dell’atmosfera è uguale al prodotto tra densità del mercurio, altezza della colonna (rispetto al livello della bacinella) e accelerazione di gravità, quindi si ottiene: patm= dhg = 13579 kg/m3 X 0,76m X 9,81 N/Kg = 101239 N/m2 = 101239 Pa, che si arrotonda a 1,012 X 105 Pa, che è molto simile a quello adottato solitamente per la pressione atmosferica, pari a 1,01 X 105 Pa. [14] Pascal nel 1646 mostrò invece l’aumentare della pressione all’aumentare dell’altezza della colonna del fluido: inserì un tubo verticale di 10 m in una botte piena d’acqua e successivamente cominciò ad inserire gradualmente altra acqua nel tubo, sino a quando la pressione non fu tale da rompere la botte.

[1]: http://www.treccani.it/enciclopedia/horror-vacui_%28Dizionario-delle-Scienze-Fisiche%29/

[2]: https://it.wikipedia.org/wiki/Horror_vacui

[3]: https://biografieonline.it/biografia-blaise-pascal

[4]: https://sites.google.com/site/esercizio5elenaborghi/home/opere-blaise-pascal

[5]: http://matematica.unibocconi.it/autore/evangelista-torricelli

[6]: http://www.treccani.it/enciclopedia/evangelista-torricelli/

[7]: https://it.wikipedia.org/wiki/Evangelista_Torricelli

[8]: https://www.focus.it/cultura/storia/galileo-galilei-chi-era

[9]: https://it.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei#Fisica,_matematica_e_filosofia

[10]: https://www.sololibri.net/galileo-galilei-biografia-scoperte-opere.html