Aprile 2013 – Apparecchio per lo studio della caduta dei corpi lungo una cicloide

Apparecchio per lo studio della caduta dei corpi lungo una cicloide

Descritto per la prima volta nel 1725 da Willem ’s Gravesande – studioso olandese grande sostenitore della fisica di Newton -, lo strumento era destinato a studiare alcune caratteristiche del moto dei corpi e divenne un elemento classico dei Gabinetti di Fisica del XVIII secolo. È costituito da due binari paralleli di forma cicloidale nella prima parte, e poi orizzontali nella seconda parte. Ricordiamo che la cicloide è la curva descritta da un punto fisso situato su una circonferenza fatta rotolare lungo una retta.

Lo strumento permetteva innanzitutto di mostrare in maniera immediata che il tempo di discesa di un corpo lungo una cicloide è sempre lo stesso, indipendentemente dall’altezza di caduta. Per dimostrarlo, si lasciavano cadere due sfere da due altezze diverse, ciascuna lungo uno dei due canali. Delle campanelle, fissate sui dei supporti mobili, erano poste alla fine della parte cicloidale dei canali e segnalavano l’arrivo delle sfere. Si osservava che entrambe le sfere arrivavano alla fine della cicloide contemporaneamente. Questa proprietà della cicloide – detta tautocronismo – era considerata all’epoca cruciale per le ricerche sui pendoli, poiché essa garantiva che i pendoli cicloidali erano isocroni.

L’apparecchio permetteva inoltre di verificare che la velocità acquisita dalle sfere era proporzionale alla radice quadrata dell’altezza di caduta. Per dimostrarlo bastava scegliere ad esempio per le due sfere delle altezze di caduta rispettivamente di 4 e 9 pollici e posizionare le campanelle sulla parte orizzontale dei binari, rispettivamente a delle distanze di 4 e 6 pollici dalla fine della cicloide. Le sfere colpivano le campanelle nello stesso istante e, visto che la loro velocità è uniforme sul percorso orizzontale, si dimostrava che il rapporto tra la velocità delle sfere era di 2/3.

Sofia Talas, Fanny Marcon

Per conoscere la figura di Philippe Vayringe:

“All’università di Padova gli strumenti ammirati da Voltaire” 

“Dalla Lorena alla Serenissima, il viaggio degli strumenti che diedero forma alla fisica di Newton”