Invenzioni di Galileo Galilei: le più importanti

Le invenzioni di Galileo Galilei, il genio italiano

A lui si deve la nascita del metodo scientifico moderno basato sul linguaggio matematico e sulla sperimentazione, uno strumento per conoscere la realtà in modo oggettivo. Parliamo di Galileo Galilei, il geniale scienziato italiano che ha rivoluzionato la scienza, proiettandola verso il futuro. Le sue invenzioni hanno posto le fondamenta per lo sviluppo di diversi strumenti che hanno cambiato la nostra vita. Vediamo quali sono tutte le invenzioni del geniale scienziato Galileo Galilei.

Tutte le invenzioni di Galileo Galilei

Galileo Galilei è considerato il padre della scienza moderna. Oltre ad essere uno dei massimi esponenti della rivoluzione scientifica e sostenitore della teoria eliocentrica di Copernico, lo scienziato di Pisa, vissuto tra il 1564 e il 1642, ha rivoluzionato la meccanica e la fisica con le sue numerose invenzioni, antesignane dei più moderni strumenti utilizzati in molteplici ambiti scientifici. Strumenti che in molte occasioni gli hanno permesso di approfondire gli studi e scoprire e formulare nuove teorie scientifiche. Tra le varie scoperte, fu colui che vide per primo le macchie solari, individuò le fasi di Venere e i satelliti di Giove e ideò il primo orologio a pendolo.

Dal termometro al telescopio, fino al pendolo e alla bilancia, sono tanti gli oggetti che tutti noi conosciamo molto bene e che sono stati pensati, studiati, disegnati e (in certi casi) realizzati dal genio appassionato di Galileo Galilei. Vediamo quali sono tutte le sue invenzioni, dalle più celebri a quelle meno conosciute.

Il cannocchiale

È una delle invenzioni più importanti di Galileo Galilei, con la quale ha posto le basi dell'astronomia come disciplina scientifica. L'invenzione del cannocchiale è assegnata a occhialai fiamminghi, ma lo scienziato italiano ha perfezionato tale strumento, nel 1609, per renderlo adatto all'osservazione del cielo: ha ideato così il primo prototipo del più moderno telescopio.

Il cannocchiale di Galileo, di cui due esemplari sono custoditi nel Museo Galileo di Firenze, si compone di un tubo stretto, lungo circa un metro, nel quale sono inserite due lenti: una piano-concava (ossia divergente) e l'altra piano-convessa (ossia convergente), poste una in prossimità dell'occhio (lente oculare), l'altra all'estremità opposta del tubo (lente obiettiva).

Galileo ha aumentato la capacità di ingrandimento di tali lenti, fino ad raggiungere i 30 ingrandimenti. Grazie a questo strumento potenziato, lo scienziato italiano ha condotto un'epocale indagine astronomica, visionando particolari che sfuggivano all’occhio umano: scopre le irregolarità del suolo lunare, le fasi di venere, le macchie solari, le innumerevoli stelle che brillano nella Via Lattea e anche i quattro satelliti di Giove, da lui definiti “Astri Medicei”.

L'orologio a pendolo

Sebbene non sia un'invenzione ufficialmente riconosciuta a Galileo Galilei, ma a Christiaan Huygens nel 1656, lo scienziato italiano è stato colui che ha pensato per primo di utilizzare l'isocronismo del pendolo per regolarizzare il movimento degli orologi. Galileo, infatti, nel 1637 progettò e disegnò il primo orologio meccanico a pendolo, ma per varie ragioni, tra cui la sua anzianità e i problemi alla vista, non riuscì a realizzarlo.

L'isocronismo studiato da Galileo stabiliva che il tempo di oscillazione di pendoli di eguale lunghezza è costante qualunque sia l'ampiezza dell'oscillazione.

Galileo citò questa legge anche nel "Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo" (1632).

Lo scienziato pisano, mentre studiava sempre più a fondo le proprietà del pendolo, capì che tale oggetto poteva essere impiegato come oscillatore all’interno dell’orologio e che poteva generare quell’uniforme battito interno che invece mancava al foliot, dispositivo fondamentale degli orologi medievali.

La prima realizzazione di un orologio a pendolo secondo le indicazioni di Galileo arriverà nel 1649 grazie al figlio dello scienziato, Vincenzo. Un’invenzione non ancora perfetta che però fece capire anche un nuovo tipo di scappamento. Non a caso, negli anni a seguire verrà dimostrato quanto fosse inadeguato il vecchio scappamento a verga rispetto a quello nuovo dell’oscillatore a pendolo. Fu appunto Huygens a prendere la paternità, nel 1656, dell'orologio a pendolo. Nonostante i nuovi dispositivi non avevano ancora raggiunto il grado massimo di perfezione, si diffusero in tutta Europa. Vennero poi migliorati con gli anni e segnarono la strada che portò alla realizzazione dell’orologio meccanico con pendolo al massimo grado di perfezione.

Il micrometro

Si tratta di un oggetto ideato da Galileo Galilei dopo aver scoperto i satelliti di Giove, per poter misurare con precisione la distanza di ciascun satellite dal pianeta. Si trattava di un regolo con 20 divisioni, un dispositivo da innestare sul cannocchiale e che scorreva sulla sua lunghezza. Con un occhio si guardava il sistema di Giove tramite il cannocchiale, mentre con l'altro occhio guardava il micrometro che veniva illuminato da una lanterna. Galileo regolava così la distanza del micrometro in modo tale da far sovrapporre l'intervallo fra due divisioni della scala graduata del regolo con il diametro del pianeta. È così che lo scienziato riusciva a misurare la distanza di ogni satellite dal pianeta in raggi di Giove.

Il termoscopio

Un'altra importante invenzione sviluppata dal genio di Galileo è stata il termoscopio, uno strumento per la misurazione delle variazioni della temperatura. L'antesignano del moderno termometro, ideato nel 1597, aveva un funzionamento semplice. Era costituito da una piccola ampolla di vetro collegata a un sottile cannello di circa 50 cm; una volta scaldata l'ampolla con la mani, veniva immersa a testa in giù in una caraffa piena d'acqua. Togliendo le mani, il calore da loro prodotto diminuiva e l'aria all'interno tendeva a comprimersi, consentendo all'acqua del recipiente di salire lungo la cannula. Se si tornava a scaldare l'ampolla, l'aria si espandeva, determinando la discesa dell'acqua. Questo permetteva di determinare le variazioni di temperatura, ma non era in grado di misurarla.

Quest'invenzione ha permesso, però, di porre le basi per lo sviluppo del termometro moderno, con l'invenzione del termometro galileiano (1657), operata da un gruppo di studiosi dell'Accademia del cimento. Uno strumento formato da un cilindro di vetro pieno di alcol, contenente varie piccole ampolle contraddistinte da etichette riempite, ciascuna, di un liquido di colore diverso. Variando la temperatura, il volume e la densità dell'alcol mutava e così le ampolle si muovevano, salendo o scendendo, permettendo di fare calcoli sulla temperatura.

La bilancia idrostatica

Chiamata anche "bilancetta", la bilancia idrostatica è l'invenzione di Galileo Galilei che permetteva di determinare la densità e la purezza dei metalli, basata sul principio scoperto da Archimede, secondo cui un corpo immerso in un fluido subisce una spinta verso l'alto (detta spinta di Archimede) pari al peso del volume del fluido spostato dal corpo. La bilancia di Galileo consisteva in un braccio sospeso con due estremità: in una veniva legato a un filo di metallo il campione da analizzare, nell'altra invece un peso noto (come una massa in piombo). In questo modo si poteva stabilire il peso dell'oggetto.

Il compasso di proporzione

Ideato nel 1597 e definito dallo stesso Galileo Galilei un "compasso geometrico e militare", non deve essere confuso con il compasso da disegno. Si tratta di un versatile strumento di calcolo che permetteva di realizzare molteplici operazioni geometriche e aritmetiche: si potevano misurare altezze, pendenze e profondità, ma aveva applicazioni anche in campo militare con calcoli sulla balistica dei tiri d'artiglieria, oppure si calcolavano i cambi delle monete e gli interessi. Come? Il compasso galileiano sfruttava la proporzionalità tra i lati omologhi di due triangoli simili.

È formato da due bracci imperniati in un disco rotondo sulle cui facce sono incise varie scale di proporzione. Altre parti che lo compongono sono il quadrante graduato che viene fissato ai bracci del compasso e la zanca, un cursore infilato in un braccio che permette di allungarlo.

Il celatone

Lo scienziato pisano per osservare i satelliti di Giove con i quali è possibile determinare la longitudine in mare inventò il celatone. Lo strumento era composto da un elmetto metallico equipaggiato con un cannocchiale, fissato tramite un'apposita visiera. Questa, stabilizzata attraverso una cerniera ai lati dell'elmetto, poteva essere regolata con il fine di allineare l'asse del cannocchiale con l'occhio dell’osservatore.

Per poter usare i satelliti di Giove come un orologio per calcolare la longitudine in mare, si dovevano scrutare le lune con un cannocchiale  dal ponte di una nave in continuo movimento. Grazie al celatone, la testa di un uomo era in grado di adeguare continuamente la mira ai repentini movimenti della nave, con il pianeta che sarebbe stato senza sosta inquadrato nel campo del cannocchiale.

In seguito Galileo trovò una diversa soluzione. Pensò un recipiente di forma emisferica, dentro al quale prendeva posizione il marinaio addetto all'osservazione. Il recipiente galleggiava sull'olio immesso in una vasca, sempre di forma emisferica e di diametro di poco più grande così che l’olio da usare era ridotto al minimo. Il bagno d'olio, fungendo da sospensione cardanica, avrebbe azzerato le oscillazioni della nave garantendo fermezza alla posizione dell'osservatore.

La macchina per innalzare l'acqua

Tra le invenzioni meno note di Galileo Galilei, troviamo la macchina per portare l’acqua a livelli più alti: un raffinato modello in legno brevettato da Galileo nel 1594, ma realizzato verso la fine del Settecento, quindi a distanza di circa 150 anni dalla morte di Galileo.

Tale modello illustra un sistema meccanico, impreziosito da dettagli architettonici quali pilastri e scalette, tramite cui si possono azionare quattro pompe idrauliche con il movimento di un solo asse.

In particolare viene raffigurata una piattaforma circolare che funge da pavimento accanto a cui, diametralmente, ci sono quattro pozzi. Al centro della piattaforma sorge una colonna che regge una manovella azionata da una coppia di cavalli imbrigliati a due aste. Il movimento rotatorio della manovella si tramuta in un moto alternativo dai bilancieri che, per mezzo delle catene, mettono in funzione quattro pompe per attingere acqua dai pozzi.

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