Aristotele (Ἀριστοτέλης) 384-322 BCE è stato un filosofo e scienziato greco nato nella città di Stagira, nella Grecia classica.

A 17 anni entrò nell’Accademia di Platone ad Atene e vi rimase fino all’età di trentasette anni (347 a.C. circa)

I suoi scritti coprono molti argomenti – inclusi fisica, biologia, zoologia, logica, etica, poesia, teatro, musica, linguistica e politica. Essi costituiscono il primo sistema completo della filosofia occidentale.

• Escritto e adattato da Aristotele. (2016, 20 ottobre). Wikipedia, The Free Encyclopedia.

Aristotele enunciò 3 leggi del moto, basate su osservazioni (ma non su esperimenti)

* gli oggetti in cielo (la sfera celeste) si muovono di moto circolare,senza che nessuna forza esterna li costringa a farlo.Gli oggetti sulla Terra (la sfera terrestre) si muovono in linea retta, a meno che non siano costretti a muoversi di moto circolare.

Che dire della spinta e dell’attrazione?

Movimento naturale e non naturale

Cosa accadrebbe se un cannone sparasse una palla di cannone? Aristotele supponeva che si sarebbe mossa in linea retta (a causa della forza innaturale), e poi sarebbe caduta dritta verso il basso (a causa di una forza diversa, naturale.)

Per Aristotele, una volta estinto il “moto violento” (delle persone), subentra il moto naturale, e quindi la palla di cannone cade nel suo luogo naturale, la terra.

Tuttavia, come ha dimostrato Galielo nel 1500, la visione di Aristotele non è affatto corretta. Chiunque guardi un arciere scoccare una freccia in aria, e osservi attentamente, vedrebbe che questo non accade.

Il movimento verticale diminuisce lentamente, raggiunge lo zero (al picco), e poi aumenta nella direzione opposta (verso il basso).

Forze celesti contro forze terrestri

Si credeva che gli oggetti terrestri (terrestri) avessero una serie separata di leggi del moto. Si supponeva che gli oggetti terrestri smettessero sempre di muoversi, di propria iniziativa, da soli.

* Gli oggetti viaggiano naturalmente solo in linee rette.* Perché gli oggetti abbiano un moto circolare è necessaria una forza esterna che li tenga tirati in un percorso circolare

Inoltre, Aristotele non fece mai esperimenti, quindi era molto limitato in ciò che poteva osservare.In epoca medievale, Galileo (e altri) eseguiva esperimenti controllati, i cui risultati venivano analizzati con la matematica.

Galileo imparò le capacità di pensiero critico da suo padre, Vincenzo

a. Quando la palla rotola verso il basso, si muove con la gravità terrestre, e la sua velocità aumenta.

c. Quando la palla rotola sul piano, non si muove né con né contro la gravità.

b. Quando l’angolo della pendenza verso l’alto si riduce, la palla rotola per una distanza maggiore prima di raggiungere la sua altezza iniziale.

La conclusione di Galileo era supportata da un’altra linea di ragionamento.

Piano inclinato – La battaglia di Galileo per il cielo PBS NOVA

Far rotolare palle, cilindri e tubi sul piano inclinato: Momento d’inerzia

Qualcosa di speciale: Il brachistocrone – la curva di discesa più veloce. E il tautocrone – la curva per la quale il tempo impiegato da un oggetto che scivola senza attrito in gravità uniforme fino al suo punto più basso è indipendente dal suo punto di partenza.

Le leggi del moto di Aristotele.

Escritto da una lezione del professor Michael Fowler, U. Va. Physics, 9/3/2008

http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/aristot2.html

Quello che Aristotele ottenne in quegli anni ad Atene fu di iniziare una scuola di indagine scientifica organizzata su una scala che superava di gran lunga qualsiasi cosa che era stata fatta prima. Egli per primo definì chiaramente cosa fosse la conoscenza scientifica e perché dovesse essere ricercata. In altre parole, inventò da solo la scienza come l’impresa collettiva e organizzata che è oggi. L’Accademia di Platone aveva l’equivalente di un dipartimento universitario di matematica, Aristotele aveva il primo dipartimento di scienze, veramente eccellente in biologia, ma, come vedremo, un po’ debole in fisica.

Dopo Aristotele, non ci fu un’impresa scientifica professionale paragonabile per oltre 2.000 anni, e il suo lavoro era di tale qualità che era accettato da tutti, ed era stato a lungo parte dell’ortodossia ufficiale della Chiesa cristiana 2.000 anni dopo. Questo fu una sfortuna, perché quando Galileo mise in discussione alcune delle affermazioni riguardanti la fisica semplice, si trovò rapidamente in seri problemi con la Chiesa.
Il metodo di indagine di Aristotele:

definire l’argomento

considerare le difficoltà coinvolte, passando in rassegna le opinioni generalmente accettate sull’argomento, e i suggerimenti degli scrittori precedenti

presentare i propri argomenti e soluzioni

Questo è lo schema che seguono i moderni documenti di ricerca, Aristotele stava stabilendo l’approccio professionale standard alla ricerca scientifica.

Aristotele spesso confutava un argomento avversario mostrando che portava ad una conclusione assurda, questo si chiama reductio ad absurdum (ridurre qualcosa all’assurdo). Come vedremo più avanti, Galileo ha usato esattamente questo tipo di argomento contro Aristotele stesso, con grande fastidio degli aristotelici 2000 anni dopo Aristotele.

In contrasto con Platone, che riteneva che l’unica scienza utile fosse la contemplazione di forme astratte, Aristotele praticava l’osservazione dettagliata e la dissezione di piante e animali, per cercare di capire come ciascuno si inserisse nel grande schema della natura, e l’importanza dei diversi organi degli animali.

È essenziale realizzare che il mondo che Aristotele vedeva intorno a sé nella vita quotidiana era davvero molto diverso da quello che vediamo oggi. Ogni bambino moderno ha visto fin dalla nascita automobili e aerei muoversi, e presto scopre che queste cose non sono vive, come le persone e gli animali. Al contrario, la maggior parte del movimento visto nella Grecia del quarto secolo era costituito da persone, animali e uccelli, tutti molto vivi. Questo movimento aveva uno scopo, l’animale si stava muovendo verso un posto dove avrebbe preferito essere, per qualche ragione, quindi il movimento era diretto dalla volontà dell’animale.

Per Aristotele, questo movimento stava quindi soddisfacendo la “natura” dell’animale, proprio come la sua crescita naturale soddisfaceva la natura dell’animale.

Per rendere conto del movimento di cose ovviamente non vive, come una pietra caduta dalla mano, Aristotele estese il concetto di “natura” di qualcosa alla materia inanimata. Suggerì che il moto di tali oggetti inanimati poteva essere compreso postulando che gli elementi tendono a cercare il loro posto naturale nell’ordine delle cose:

Così la terra si muove più fortemente verso il basso,
anche l’acqua scorre verso il basso, ma non così fortemente, poiché una pietra cadrà attraverso l’acqua.
Al contrario, l’aria si muove verso l’alto (bolle nell’acqua),
e il fuoco va verso l’alto più fortemente di tutti, poiché spara verso l’alto attraverso l’aria.

Questa teoria generale di come gli elementi si muovono deve essere elaborata, naturalmente, quando applicata ai materiali reali, che sono miscele di elementi. Egli concluderebbe che il legno contiene sia terra che aria, poiché non affonda nell’acqua.

Movimento naturale e movimento violento

Le cose si muovono anche perché sono spinte. La tendenza naturale di un sasso, se lasciato solo e senza sostegno, è quella di cadere, ma noi possiamo sollevarlo, o addirittura lanciarlo in aria.

Aristotele definì tale moto forzato un moto “violento” in opposizione al moto naturale.

Il termine “violento” significa semplicemente che gli viene applicata una qualche forza esterna.

Aristotele fu il primo a pensare quantitativamente alle velocità coinvolte in questi movimenti. Fece due asserzioni quantitative su come le cose cadono (moto naturale):

Le cose più pesanti cadono più velocemente, la velocità è proporzionale al peso.

La velocità di caduta di un dato oggetto dipende inversamente dalla densità del mezzo attraverso cui sta cadendo.

Così, per esempio, lo stesso corpo cadrà due volte più velocemente attraverso un mezzo con densità dimezzata.

Nota che queste regole hanno una certa eleganza, una semplicità quantitativa attraente. E, se si lascia cadere un sasso e un pezzo di carta, è chiaro che la cosa più pesante cade più velocemente, e un sasso che cade attraverso l’acqua è sicuramente rallentato dall’acqua, quindi le regole a prima vista sembrano plausibili.

La cosa sorprendente è che, viste le osservazioni minuziose di Aristotele su così tante cose, non ha verificato queste regole in modo serio.

Non ci sarebbe voluto molto per scoprire se mezzo mattone cade a metà della velocità di un mattone intero, per esempio. Ovviamente, questo non era qualcosa che considerava importante.

Dalla seconda affermazione di cui sopra, concluse che il vuoto non può esistere, perché se esistesse, poiché ha densità zero, tutti i corpi cadrebbero attraverso di esso a velocità infinita, il che è chiaramente senza senso.

Per il moto violento, Aristotele affermò che la velocità dell’oggetto in movimento era direttamente proporzionale alla forza applicata.

Questo significa innanzitutto che se si smette di spingere, l’oggetto smette di muoversi.

Questa suona certamente come una regola ragionevole per, diciamo,
spingere una scatola di libri su un tappeto, o un bue che trascina un aratro in un campo.

(Questa immagine intuitivamente attraente, tuttavia, non tiene conto di
la grande forza di attrito tra la scatola e il tappeto.
Se metti la scatola su una slitta e la spingi attraverso il ghiaccio,
non si fermerebbe quando smetti di spingere.
Secoli dopo, Galileo capì l’importanza dell’attrito in queste situazioni.)

Learning Standards

2016 Massachusetts Science and Technology/Engineering Curriculum Framework
HS-PS2-1. Analizzare i dati per sostenere l’affermazione che la seconda legge del moto di Newton è un
modello matematico che descrive il cambiamento nel moto (l’accelerazione) degli oggetti quando
agiscono con una forza netta.

HS-PS2-10(MA). Usa i diagrammi delle forze del corpo libero, le espressioni algebriche e le leggi del moto di Newton per prevedere i cambiamenti di velocità e accelerazione di un oggetto che si muove in una dimensione in varie situazioni

Massachusetts History and Social Science Curriculum Framework

Le radici della civiltà occidentale: Antica Grecia, 800-300 a.C.
7.34 Descrivere gli scopi e le funzioni dello sviluppo delle istituzioni greche come il liceo, il ginnasio e la biblioteca di Alessandria, e identificare le principali realizzazioni degli antichi greci.

WHI.33 Riassumere come la Rivoluzione Scientifica e il metodo scientifico portarono a nuove teorie dell’universo e descrivere le realizzazioni delle figure principali della Rivoluzione Scientifica, tra cui Bacone, Copernico, Cartesio, Galileo, Keplero, e
Newton.

Un QUADRO PER L’EDUCAZIONE SCIENTIFICA K-12: Pratiche, Concetti trasversali e Idee fondamentali
PS2.A: FORZE E MOVIMENTO
Come si può prevedere il moto continuo, i cambiamenti di moto o la stabilità di un oggetto?

Le interazioni di un oggetto con un altro oggetto possono essere spiegate e previste usando il concetto di forze, che possono causare un cambiamento nel moto di uno o entrambi gli oggetti interagenti… Alla macroscala, il moto di un oggetto soggetto a forze è governato dalla seconda legge del moto di Newton… La comprensione delle forze tra gli oggetti è importante per descrivere come cambiano i loro moti, così come per prevedere la stabilità o l’instabilità dei sistemi a qualsiasi scala.