🧠 Mappa mentale e percorso di studio

La stessa forza che fa cadere una mela dall’albero tiene la Luna in orbita attorno alla Terra, e la Terra attorno al Sole. Questa intuizione unificante fu la grande vittoria di Newton: per la prima volta un’unica legge matematica descriveva i corpi sulla Terra e i corpi celesti nei cieli. Il capitolo parte dalla legge dell’inverso del quadrato, ne ricava l’energia potenziale, classifica le orbite in base all’energia totale, e chiude con velocità di fuga e satelliti. Con esso si chiude la Parte I dedicata alla meccanica.

Sezioni

Riflessioni

Esercizi

🧠 Mind map and study path

The same force that makes an apple fall from a tree keeps the Moon in orbit around the Earth, and the Earth around the Sun. This unifying insight was Newton’s great triumph: for the first time, a single mathematical law described bodies on Earth and celestial bodies in the heavens. The chapter starts from the inverse-square law, derives its potential energy, classifies orbits by total energy, and closes with escape velocity and satellites. It brings Part I, devoted to mechanics, to a close.

Sections

Reflections

Exercises

Il caso più semplice di orbita è quello circolare: il satellite mantiene distanza costante rr dal centro. Qui la gravità fa una cosa sola, curvare la traiettoria, e la fisica si riduce a una sola equazione. La forza gravitazionale fornisce esattamente l’accelerazione centripeta richiesta dal moto circolare:

GMmr2=mv2r  ⇒  v=GMr\frac{GMm}{r^2} = m\frac{v^2}{r} \;\Rightarrow\; v = \sqrt{\frac{GM}{r}}

Velocità orbitale

vorb=GMr\ev{v_\text{orb} = \sqrt{\frac{GM}{r}}} Confrontata con la velocità di fuga alla stessa distanza: vorb=vfuga/2v_\text{orb} = v_\text{fuga}/\sqrt{2}. Fuggire richiede 2\sqrt{2} volte la velocità con cui si orbita.

Un fatto controintuitivo emerge dalla formula: più l’orbita è alta (grande rr), più il satellite va lento. I satelliti bassi sfrecciano, quelli lontani procedono con calma. È il motivo per cui la Stazione Spaziale, in orbita bassa, viaggia a 7,7  km/s7{,}7\;\text{km/s}, mentre un satellite geostazionario, molto più lontano, va a soli 3  km/s3\;\text{km/s}.

Satellite geostazionario

Un satellite geostazionario ha il periodo del giorno siderale, T=23  h  56  min=86 164  sT = 23\;\text{h}\;56\;\text{min} = 86\,164\;\text{s}, non delle 2424 ore di 86 400  s86\,400\;\text{s}: deve restare fermo rispetto alle stelle, e quindi rispetto a un punto della Terra. Dalla terza legge di Keplero: r3=GMTT24π2  ⇒  r≈4,2⋅107  mr^3 = \frac{GM_T T^2}{4\pi^2} \;\Rightarrow\; r \approx 4{,}2\cdot 10^7\;\text{m} cioè circa 35 800  km35\,800\;\text{km} sopra la superficie (raggio terrestre 6 400  km6\,400\;\text{km}). La velocità orbitale corrispondente è: vorb=GMTr≈3,1  km/sv_\text{orb} = \sqrt{\frac{GM_T}{r}} \approx 3{,}1\;\text{km/s}

L’orbita geostazionaria è unica: esiste un solo raggio per cui il periodo vale esattamente un giorno siderale. È per questo che le antenne paraboliche possono puntare fisse verso un punto del cielo: il satellite lì sembra immobile.

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Formula chiave — I punti di Lagrange

Nel problema dei tre corpi ristretto e circolare due corpi grandi, di masse MM e mm, orbitano in circolo attorno al comune centro di massa, e un terzo corpo molto più leggero si muove nel loro piano senza influenzarli. Esistono cinque punti, detti punti di Lagrange L1,…,L5L_1,\dots,L_5, in cui quel terzo corpo può restare fermo rispetto ai due grandi: nel riferimento che ruota insieme a loro sembra in quiete.

Quel riferimento è non inerziale, e in esso i due corpi grandi stanno fermi. Perché anche il terzo stia fermo, la somma delle due attrazioni gravitazionali e della forza centrifuga apparente deve essere nulla. La forza centrifuga, già usata così nella giostra, ha modulo m0 ω2ρm_0\,\omega^2\rho, dove m0m_0 è la massa del terzo corpo e ρ\rho la sua distanza dal centro di massa, ed è diretta verso l’esterno a partire dal centro di massa; ω\omega è la velocità angolare della coppia, fissata dalla terza legge di Keplero,

ω2=G(M+m)R3\ev{\omega^2 = \frac{G(M+m)}{R^3}}

Tre punti stanno sulla retta che unisce i due corpi: L1L_1 fra di loro, L2L_2 oltre il più piccolo, L3L_3 oltre il più grande. Gli altri due, L4L_4 e L5L_5, sono i terzi vertici dei due triangoli equilateri che hanno per lato la distanza RR fra i due corpi. I tre punti collineari sono instabili lungo la congiungente: è l’analogia già dichiarata nell’esercizio Pianeta tra due stelle uguali.

Stima di L1L_1 Terra–Luna. Se m≪Mm \ll M, e si chiama μ=m/(M+m)\mu = m/(M+m) il rapporto fra la massa minore e la somma, la distanza ξ\xi di L1L_1 dal corpo piccolo è, all’ordine più basso,

ξ≈R(μ3)1/3\ev{\xi \approx R\left(\frac{\mu}{3}\right)^{1/3}}

L’idea è questa: vicino al corpo piccolo, la sua attrazione deve bilanciare il dislivello fra l’attrazione del corpo grande e la centrifuga (il campo di marea, che a distanza ξ\xi dal corpo piccolo vale circa 3GMξ/R33GM\xi/R^3: 2GMξ/R32GM\xi/R^3 dalla gravità del corpo grande e ω2ξ\omega^2\xi dalla centrifuga). Uguagliando Gm/ξ2Gm/\xi^2 a quel termine si ottiene ξ3≈(m/3M)R3\xi^3\approx (m/3M)R^3, cioè la formula. I dati sono quelli dell’esercizio Forza gravitazionale Terra–Luna: MT=5,97⋅1024  kgM_T = 5{,}97\cdot 10^{24}\;\text{kg}, ML=7,35⋅1022  kgM_L = 7{,}35\cdot 10^{22}\;\text{kg}, R=3,84⋅108  mR = 3{,}84\cdot 10^8\;\text{m}. Allora μ=0,0122\mu = 0{,}0122 e

ξ≈6,1⋅107  m\ev{\xi \approx 6{,}1\cdot 10^{7}\;\text{m}}

cioè circa 6⋅104  km6\cdot 10^{4}\;\text{km} dalla Luna, e 3,2⋅108  m3{,}2\cdot 10^{8}\;\text{m} dalla Terra. È una stima: risolvendo esattamente l’equilibrio nello stesso modello si trova 5,8⋅107  m5{,}8\cdot 10^{7}\;\text{m} dalla Luna (3,26⋅108  m3{,}26\cdot 10^{8}\;\text{m} dalla Terra), quindi la formula sbaglia di circa il 6%6\%. È il termine dominante di uno sviluppo in potenze di (μ/3)1/3(\mu/3)^{1/3}, non di μ\mu, e per questo l’errore è di qualche per cento. Vale nel modello ristretto circolare, trattando le orbite come circolari: l’orbita reale della Luna è un po’ eccentrica, e L1L_1 non è un parcheggio, perché l’equilibrio è instabile.

Stabilità di L4L_4 e L5L_5. In questo modello L4L_4 e L5L_5 possono essere stabili, ma solo se un corpo è abbastanza più massiccio dell’altro: il rapporto delle masse deve superare circa 2525. Con i dati di sopra, MT/ML≈81M_T/M_L \approx 81, quindi la condizione è soddisfatta anche per Terra e Luna, e a maggior ragione per il Sole e un pianeta. Gli asteroidi troiani di Giove stanno proprio intorno a L4L_4 e L5L_5 del sistema Sole–Giove.

Il telescopio spaziale James Webb non sta fermo in L2L_2: percorre un’orbita attorno a L2L_2 del sistema Sole–Terra, a circa 1,5⋅109  m1{,}5\cdot 10^{9}\;\text{m} dalla Terra. La stessa formula, con MS=2,0⋅1030  kgM_S = 2{,}0\cdot 10^{30}\;\text{kg}, MT=6,0⋅1024  kgM_T = 6{,}0\cdot 10^{24}\;\text{kg} e R=1,5⋅1011  mR = 1{,}5\cdot 10^{11}\;\text{m} già usati negli esercizi di questo capitolo, dà ξ≈1,5⋅109  m\xi \approx 1{,}5\cdot 10^{9}\;\text{m}. Siccome L2L_2 è instabile, la sonda deve periodicamente correggere la propria orbita.

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Argomenti: Gravitazione Concetti: Orbite · Velocità di fuga · Leggi di Keplero Oggetti: Satellite

Esercizi collegati: Vero o falso su energia e orbite · Altitudine dell’orbita geostazionaria · Dimostrazione della velocità di fuga · Pianeta tra due stelle uguali

The simplest kind of orbit is the circular one: the satellite keeps a constant distance rr from the centre. Here gravity does just one thing, curving the trajectory, and the physics reduces to a single equation. The gravitational force provides exactly the centripetal acceleration required by circular motion:

GMmr2=mv2r  ⇒  v=GMr\frac{GMm}{r^2} = m\frac{v^2}{r} \;\Rightarrow\; v = \sqrt{\frac{GM}{r}}

Orbital velocity

vorb=GMr\ev{v_\text{orb} = \sqrt{\frac{GM}{r}}} Compared with the escape velocity at the same distance: vorb=vfuga/2v_\text{orb} = v_\text{fuga}/\sqrt{2}. Escaping requires 2\sqrt{2} times the speed needed to orbit.

A counter-intuitive fact emerges from the formula: the higher the orbit (larger rr), the slower the satellite moves. Low satellites zip along, distant ones proceed calmly. This is why the Space Station, in low orbit, travels at 7,7  km/s7{,}7\;\text{km/s}, while a geostationary satellite, much further away, moves at only 3  km/s3\;\text{km/s}.

Geostationary satellite

A geostationary satellite has the period of the sidereal day, T=23  h  56  min=86 164  sT = 23\;\text{h}\;56\;\text{min} = 86\,164\;\text{s}, not the 2424 hours of 86 400  s86\,400\;\text{s}: it must stay fixed relative to the stars, and therefore relative to a point on the Earth. From Kepler’s third law: r3=GMTT24π2  ⇒  r≈4,2⋅107  mr^3 = \frac{GM_T T^2}{4\pi^2} \;\Rightarrow\; r \approx 4{,}2\cdot 10^7\;\text{m} that is, about 35 800  km35\,800\;\text{km} above the surface (Earth’s radius 6 400  km6\,400\;\text{km}). The corresponding orbital velocity is: vorb=GMTr≈3,1  km/sv_\text{orb} = \sqrt{\frac{GM_T}{r}} \approx 3{,}1\;\text{km/s}

The geostationary orbit is unique: there is only one radius for which the period is exactly one sidereal day. This is why satellite dishes can point fixed at one spot in the sky: the satellite there appears motionless.

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Key formula — Lagrange points

In the circular restricted three-body problem two large bodies, of masses MM and mm, orbit in a circle about their common centre of mass, and a third body much lighter moves in their plane without affecting them. There are five points, called the Lagrange points L1,…,L5L_1,\dots,L_5, at which that third body can remain at rest relative to the two large ones: in the frame that rotates with them it appears to be at rest.

That frame is non-inertial, and in it the two large bodies are at rest. For the third one to be at rest as well, the sum of the two gravitational attractions and of the apparent centrifugal force must vanish. The centrifugal force, already used in this way for the merry-go-round, has magnitude m0 ω2ρm_0\,\omega^2\rho, where m0m_0 is the mass of the third body and ρ\rho its distance from the centre of mass, and points outwards from the centre of mass; ω\omega is the angular speed of the pair, fixed by Kepler’s third law,

ω2=G(M+m)R3\ev{\omega^2 = \frac{G(M+m)}{R^3}}

Three points lie on the line joining the two bodies: L1L_1 between them, L2L_2 beyond the smaller one, L3L_3 beyond the larger one. The other two, L4L_4 and L5L_5, are the third vertices of the two equilateral triangles that have as side the distance RR between the two bodies. The three collinear points are unstable along the joining line: that is the analogy already stated in the exercise Planet between two equal stars.

Estimate of Earth–Moon L1L_1. If m≪Mm \ll M, and one writes μ=m/(M+m)\mu = m/(M+m) for the ratio of the smaller mass to the sum, the distance ξ\xi of L1L_1 from the small body is, to lowest order,

ξ≈R(μ3)1/3\ev{\xi \approx R\left(\frac{\mu}{3}\right)^{1/3}}

The idea is this: near the small body, its attraction must balance the mismatch between the large body’s attraction and the centrifugal force (the tidal field, which at distance ξ\xi from the small body is about 3GMξ/R33GM\xi/R^3: 2GMξ/R32GM\xi/R^3 from the large body’s gravity and ω2ξ\omega^2\xi from the centrifugal force). Equating Gm/ξ2Gm/\xi^2 to that term gives ξ3≈(m/3M)R3\xi^3\approx (m/3M)R^3, which is the formula. The data are those of the exercise Earth-Moon gravitational force: MT=5.97⋅1024  kgM_T = 5.97\cdot 10^{24}\;\text{kg}, ML=7.35⋅1022  kgM_L = 7.35\cdot 10^{22}\;\text{kg}, R=3.84⋅108  mR = 3.84\cdot 10^{8}\;\text{m}. Then μ=0.0122\mu = 0.0122 and

ξ≈6.1⋅107  m\ev{\xi \approx 6.1\cdot 10^{7}\;\text{m}}

that is, about 6⋅104  km6\cdot 10^{4}\;\text{km} from the Moon, and 3.2⋅108  m3.2\cdot 10^{8}\;\text{m} from the Earth. It is an estimate: solving the equilibrium exactly in the same model gives 5.8⋅107  m5.8\cdot 10^{7}\;\text{m} from the Moon (3.26⋅108  m3.26\cdot 10^{8}\;\text{m} from the Earth), so the formula is off by about 6%6\%. It is the leading term of an expansion in powers of (μ/3)1/3(\mu/3)^{1/3}, not of μ\mu, which is why the error is a few per cent. It holds in the circular restricted model, treating the orbits as circular: the Moon’s real orbit is slightly eccentric, and L1L_1 is not a parking place, because the equilibrium is unstable.

Stability of L4L_4 and L5L_5. In this model L4L_4 and L5L_5 can be stable, but only if one body is sufficiently more massive than the other: the mass ratio must exceed about 2525. With the data above, MT/ML≈81M_T/M_L \approx 81, so the condition is satisfied for the Earth and the Moon as well, and all the more so for the Sun and a planet. Jupiter’s Trojan asteroids sit around L4L_4 and L5L_5 of the Sun–Jupiter system.

The James Webb Space Telescope does not sit still at L2L_2: it follows an orbit around L2L_2 of the Sun–Earth system, about 1.5⋅109  m1.5\cdot 10^{9}\;\text{m} from the Earth. The same formula, with MS=2.0⋅1030  kgM_S = 2.0\cdot 10^{30}\;\text{kg}, MT=6.0⋅1024  kgM_T = 6.0\cdot 10^{24}\;\text{kg} and R=1.5⋅1011  mR = 1.5\cdot 10^{11}\;\text{m} already used in the exercises of this chapter, gives ξ≈1.5⋅109  m\xi \approx 1.5\cdot 10^{9}\;\text{m}. Because L2L_2 is unstable, the spacecraft must periodically correct its orbit.

Topics: Gravitation Concepts: Orbits · Escape velocity · Kepler’s laws Objects: Satellite

Related exercises: True or false on energy and orbits · Altitude of the geostationary orbit · Derivation of escape velocity · Planet between two equal stars

Johannes Kepler (1571–1630) lavorò per otto anni sui dati osservativi di Tycho Brahe per scoprire che le orbite dei pianeti sono ellissi con il Sole in un fuoco. Ma perché ellissi? La risposta arrivò sessant’anni dopo, quando Newton dimostrò che una forza inversamente proporzionale al quadrato della distanza (F∝1/r2F \propto 1/r^2) produce esattamente orbite coniche: ellissi, parabole o iperboli (Newton 1687).

La leggenda racconta che Newton concepì l’idea vedendo cadere una mela nel giardino della casa materna a Woolsthorpe nel 1666, durante la peste che lo aveva costretto a lasciare Cambridge. Vera o no, l’intuizione è grandiosa: la stessa forza che fa cadere la mela tiene la Luna in orbita (Simonyi 2012, cap. 3).

La precisione che aprì la strada

La precisione ossessiva di Keplero fu decisiva: una discrepanza di soli 8 minuti d’arco tra le osservazioni di Tycho Brahe e il modello a orbite circolari lo spinse a cercare una forma diversa, finché non trovò l’ellisse. Keplero scrisse il proprio epitaffio: Mensus eram caelos, nunc terrae metior umbras (“Avevo misurato i cieli, ora misuro le ombre della terra”) (Simonyi 2012, pp. 190–193).

Henry Cavendish (1731–1810) misurò per la prima volta la costante GG nel 1798 con una bilancia di torsione, “pesando la Terra” nel suo laboratorio. Il valore che ottenne differisce meno dell’1% da quello accettato oggi (Simonyi 2012, p. 264).

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Argomenti: Gravitazione Concetti: Leggi di Keplero · Legge di gravitazione universale

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Johannes Kepler (1571–1630) worked for eight years on Tycho Brahe’s observational data to discover that planetary orbits are ellipses with the Sun at one focus. But why ellipses? The answer came sixty years later, when Newton showed that a force inversely proportional to the square of the distance (F∝1/r2F \propto 1/r^2) produces exactly conic orbits: ellipses, parabolas or hyperbolas (Newton 1687).

Legend has it that Newton conceived the idea watching an apple fall in the garden of his mother’s house at Woolsthorpe in 1666, during the plague that had forced him to leave Cambridge. True or not, the insight is grand: the same force that makes the apple fall keeps the Moon in orbit (Simonyi 2012, ch. 3).

The precision that paved the way

Kepler’s obsessive precision was decisive: a discrepancy of just 8 arcminutes between Tycho Brahe’s observations and the circular-orbit model drove him to seek a different shape, until he found the ellipse. Kepler wrote his own epitaph: Mensus eram caelos, nunc terrae metior umbras (“I measured the skies, now I measure the shadows of the earth”) (Simonyi 2012, pp. 190–193).

Henry Cavendish (1731–1810) measured the constant GG for the first time in 1798 with a torsion balance, “weighing the Earth” in his laboratory. The value he obtained differs by less than 1% from the one accepted today (Simonyi 2012, p. 264).

Topics: Gravitation Concepts: Kepler’s laws · Law of universal gravitation

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La storia della mela di Newton è probabilmente leggenda, ma il salto concettuale è reale: capire che la stessa forza che tira giù la mela tiene in orbita la Luna è stata una delle unificazioni più audaci nella storia del pensiero umano.

Fino a Newton, il cielo e la terra erano due mondi separati, con leggi diverse. Aristotele aveva attribuito agli astri un “moto naturalmente circolare” e ai corpi terrestri un “moto naturalmente rettilineo verso il basso”. Newton spazza via questa divisione: esiste una sola legge, quella della gravitazione universale, e la Luna “cade” verso la Terra esattamente come la mela, solo che cade abbastanza in fretta da mancarla sempre.

È l’immagine della caduta continua: se lanciassimo un proiettile sempre più veloce dalla cima di una montagna, cadrebbe sempre più lontano; oltre una certa velocità, la sua traiettoria di caduta seguirebbe la curvatura della Terra senza mai toccarla. Quella è un’orbita. La Luna fa proprio questo: cade perennemente verso la Terra, ma la sua velocità tangenziale la fa “mancare” ad ogni istante.

Perché la Luna orbita attorno alla Terra? — VeritasiumPerché la Luna orbita attorno alla Terra? — Veritasium
La straordinaria coincidenza della Luna — Luca PerriLa straordinaria coincidenza della Luna — Luca Perri

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Argomenti: Gravitazione Concetti: Legge di gravitazione universale · Orbite

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The story of Newton’s apple is probably legend, but the conceptual leap is real: understanding that the same force pulling the apple down also keeps the Moon in orbit was one of the boldest unifications in the history of human thought.

Until Newton, the sky and the earth were two separate worlds, with different laws. Aristotle had attributed to the heavenly bodies a “naturally circular motion” and to earthly bodies a “naturally rectilinear motion downward.” Newton sweeps away this divide: there is only one law, that of universal gravitation, and the Moon “falls” toward the Earth exactly like the apple, except that it falls fast enough sideways to always miss it.

This is the image of continuous falling: if we launched a projectile ever faster from a mountaintop, it would land ever further away; beyond a certain speed, its falling trajectory would follow the curvature of the Earth without ever touching it. That is an orbit. The Moon does exactly this: it perpetually falls toward the Earth, but its tangential velocity makes it “miss” at every instant.

Why Does the Moon Orbit the Earth? — VeritasiumWhy Does the Moon Orbit the Earth? — Veritasium
The extraordinary coincidence of the Moon — Luca PerriThe extraordinary coincidence of the Moon — Luca Perri

Topics: Gravitation Concepts: Law of universal gravitation · Orbits

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La pubblicazione dei Principia nel 1687 fu segnata da una lunga, aspra disputa di priorità con Robert Hooke. Già nel 1679 Hooke aveva scritto a Newton suggerendo che la forza gravitazionale potesse decrescere come 1/r21/r^2, ma senza riuscire a dedurne le orbite ellittiche di Keplero. La derivazione completa — che le orbite di un campo 1/r21/r^2 sono sezioni coniche — arrivò solo con Newton (1684), su sollecitazione di Edmond Halley. Hooke pretese il riconoscimento per l’ipotesi originale; Newton, furibondo, minacciò di non pubblicare il terzo volume dei Principia (Dolnick 2011).

Intuire e dimostrare

La disputa illustra un meccanismo ricorrente nella scienza: intuire una legge e dimostrarla sono due cose qualitativamente diverse. Hooke ebbe l’intuizione 1/r21/r^2; Newton costruì la matematica per dedurre da essa ogni traiettoria osservabile. È la differenza, oggi, fra “buona idea su una lavagna” e “teoria predittiva”. Halley, nel mezzo, fece da mediatore e pagò di tasca propria la stampa dei Principia.

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Argomenti: Gravitazione Concetti: Legge di gravitazione universale

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The publication of the Principia in 1687 was marked by a long, bitter priority dispute with Robert Hooke. Already in 1679 Hooke had written to Newton suggesting that the gravitational force might decrease as 1/r21/r^2, but without managing to derive Kepler’s elliptical orbits from it. The complete derivation — that the orbits of a 1/r21/r^2 field are conic sections — came only with Newton (1684), prompted by Edmond Halley. Hooke demanded recognition for the original hypothesis; Newton, furious, threatened not to publish the third volume of the Principia (Dolnick 2011).

Intuiting and proving

The dispute illustrates a recurring mechanism in science: intuiting a law and proving it are two qualitatively different things. Hooke had the 1/r21/r^2 intuition; Newton built the mathematics to deduce every observable trajectory from it. It is the difference, today, between a “good idea on a whiteboard” and a “predictive theory.” Halley, in the middle, acted as mediator and paid out of his own pocket for the printing of the Principia.

Topics: Gravitation Concepts: Law of universal gravitation

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Quando Newton scrive che la mela e la Luna “cadono” nello stesso modo, sta dicendo qualcosa di filosoficamente esplosivo. Per duemila anni, da Aristotele in poi, la fisica del cielo era stata considerata di natura diversa da quella della Terra: i corpi celesti erano fatti di etere puro, eterni, incorruttibili, mossi da intelligenze divine; quelli terrestri di materia greve e mortale, soggetti a corruzione e a moti rettilinei.

Newton, in un solo gesto, abolisce questa distinzione: una sola legge matematica governa cadute domestiche e orbite cosmiche. Il cielo viene “terrestrificato”. È forse la prima volta nella storia del pensiero occidentale che un’unica formula, la stessa F=GMm/r2F = GMm/r^2, pretende di valere ovunque nell’universo: un atto di audacia che oggi diamo per scontato, ma che richiese a Newton anni di prudenza prima di darlo alle stampe nei Principia (Newton 1687; Dolnick 2011).

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Argomenti: Gravitazione Concetti: Legge di gravitazione universale

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When Newton writes that the apple and the Moon “fall” in the same way, he is saying something philosophically explosive. For two thousand years, from Aristotle onward, the physics of the heavens had been considered different in nature from that of the Earth: celestial bodies were made of pure ether, eternal, incorruptible, moved by divine intelligences; earthly bodies of coarse, mortal matter, subject to decay and rectilinear motion.

Newton, in a single stroke, abolishes this distinction: one mathematical law governs domestic falls and cosmic orbits alike. The sky is “made earthly.” It is perhaps the first time in the history of Western thought that a single formula, the same F=GMm/r2F = GMm/r^2, claims to hold everywhere in the universe: an act of daring that we now take for granted, but which required Newton years of caution before committing it to print in the Principia (Newton 1687; Dolnick 2011).

Topics: Gravitation Concepts: Law of universal gravitation

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