A Galileo Galilei (1564-1642) dobbiamo la nuova meccanica dei
corpi in caduta libera, gli inizi della teoria dell’elasticità e
l’appassionata difesa del sistema copernicano. Ma soprattutto a Galileo, più
che ad ogni altro uomo di quell’epoca, dobbiamo lo spirito della scienza
moderna basato sull’armonia tra esperimento e teoria, che sottolinea l’uso
intensivo della matematica.
La nuova meccanica rappresenta il legame tra la fisica terrestre e
l’astronomia e, nel Dialogo sopra i due massimi sistemi, Galileo
introduce due principi che costituiscono il fondamento della meccanica: il
principio d’inerzia e il principio di relatività (detto oggi principio di
relatività galileiana). Il principio d’inerzia è dedotto da questo semplice
ragionamento: la caduta di un corpo lungo un piano inclinato è accelerata e
l’accelerazione è provocata dall’inclinazione del piano, così pure la
salita di un corpo lanciato su un un piano inclinato è ritardata. Ne discende
che un corpo in moto su un piano orizzontale illimitato, non essendo sottoposto
né a cause di accelerazione né a cause di ritardo, prosegue di moto uniforme.
E’ notevole la capacità di astrazione che consente a Galileo di partire da
alcune considerazioni connesse a semplici esperienze per formulare un’ipotesi
teorica dalla quale, mediante formulazione matematica, vengono tratte
conclusioni che l’esperienza dovrà confermare o respingere. Questo è il metodo
sperimentale.
Nei Discorsi su due nuove scienze Galileo parte dal principio
d’inerzia per studiare prima il moto uniforme (moto equabile) e poi il moto
naturalmente accelerato.Il crollo della concezione aristotelica del moto è
totale in quanto cade l’idea che il moto uniforme sia causato dall’azione di
una forza continua che mantiene costante la velocità, come anche l’idea che
la velocità sia proporzionale alla forza. Viene abbandonata la teoria secondo
cui il moto è provocato dall’aria che occupa precipitosamente lo spazio
lasciato libero dal corpo e, al contrario, l’aria è presentata come uno dei
fattori che si oppongono al moto uniforme; viene chiarito il concetto di massa
come rapporto costante tra forza e accelerazione. Il moto dei proiettili
viene scomposto nei due componenti, orizzontale e verticale e la traiettoria
descritta è di forma parabolica, come segue dal calcolo matematico effettuato e
comprovato dall’esperienza.
Da notare la circostanza che lo scienziato usa già, in tutte le sue
dimostrazioni, il concetto di rappresentazione grafica delle grandezze fisiche,
secondo un metodo che la fisica acquisterà soltanto dopo lo sviluppo della
geometria cartesiana.