Galileo Galilei e l’isocronismo del pendolo..di Marco Polloni
Prima dell’avvento del PENDOLO gli orologi, sia fissi che portatili, erano controllati da un ORGANO REGOLATORE a BILANCIERE (l’oscillatore che regola l’andamento del tempo) ed erano tutt’altro che precisi.
La battaglia sembrava esclusivamente aperta sul fronte dei miglioramenti relativi al grado di accuratezza per cercare di minimizzare il più possibile l’errore; ma ciò nonostante, ancora intorno alla
metà del XVII sec., un orologio, grande o piccolo, era considerato molto raffinato e preciso se questo teneva il tempo con un errore di non più di 10 minuti nelle 24 ore. Sembrava che si fosse radicata una sorta di pigrizia intorno alla ricerca della precisione, mentre si manifestava la volontà di tendenza verso le complicazioni, come sofisticate suonerie, indicazioni astronomiche annuali di vario tipo, ….etc….. (se l’orologio veniva rimesso quotidianamente, nell’anno non era riscontrabile errore di marcia).
Tali caratteristiche, insieme a minuziose lavorazioni decorative, recavano agli orologi un tale valore che solo i più benestanti ne potevano possedere, sia del genere da arredo o più strettamente personali da portare addosso. Lo scatto epocale relativo al grado di precisione avvenne con l’applicazione del PENDOLO in qualità di ORGANO REGOLATORE, un oscillatore con frequenza stabile in grado di conferire all’orologio un moto ben regolato (chiaramente evito di entrare nei complessi passaggi tecnici che indubbiamente l’arte dell’orologeria meriterebbe); quindi, con tale applicazione si passa immediatamente da un elevato errore di minuti riscontrato nelle 24 ore, ai pochi secondi, grazie ad un congegno di grande semplicità e di facile applicazione.
Questo passaggio epocale, origine di uno straordinario progresso nella misura del tempo di precisione, va ricercato ancor prima della metà del XVII sec. , e proprio in Italia, quando Galileo Galilei (1564 – 1642), intuì la caratteristica essenziale del MOTO DEL PENDOLO, ossia l’ISOCRONISMO.
La romantica tradizione, che vede il giovane Galileo osservatore della durata uniforme delle oscillazioni di una lampada nel Duomo di Pisa, si è radicata nell’immaginario collettivo, e di fatto quella geniale intuizione condusse lo scienziato a teorizzare la LEGGE DELL’ISOCRONISMO DEL PENDOLO; secondo la quale il PERIODO DI OSCILLAZIONE è INDIPENDENTE DALLA SUA AMPIEZZA (es. : se facciamo oscillare un pendolino, possiamo osservare che il TEMPO DEL PERIODO delle prime oscillazioni è uguale a quello delle ultime, anche se queste risultano essere di minore ampiezza).
Il “Racconto Istorico” di Vincenzo Viviani (1622 – 1703; ultimo discepolo e biografo di Galileo) ci dice che Galileo intraprese lo studio SULL’ISOCRONISMO DEL MOTO PENDOLARE tra il 1581 e il 1584, quando ancora era un giovane studente di Medicina, che in seguito abbandonò a favore della Matematica e della Fisica: << Con la sagacità del suo ingegno inventò quella semplicissima e regolata misura del tempo per mezzo del pendulo, non prima da alcuno altra avvertita, pigliando occasione d’osservarla dal moto d’una lampada, mentre era un giorno nel Duomo di Pisa; e facendone esperienze esattissime, si accertò dell’egualità delle sue vibrazioni >>.
In riferimento al leggendario aneddoto, accettando il Viviani come fonte storica affidabile, possiamo dedurre che la lampada oggi visibile in Duomo, detta: LAMPADA DI GALILEO (vedi banconota da 2000 Lire), essendo datata al 1587, quindi posteriore al periodo sopra espresso, non può essere la vera lampada delle osservazioni, che invece dovrebbe essere quella, più umile e di piccole dimensioni, conservata al Camposanto Monumentale, nella Cappella Aulla (immagine in alto a sinistra).
Negli anni successivi il giovane studente di Medicina (Galileo) venne meno al giuramento di Ippocrate e si dedicò appassionatamente alla: Fisica, Matematica, Meccanica, Geometria, Astronomia, e tali discipline lo portarono ad essere uno dei fondatori della NUOVA SCIENZA e a gettare le basi fondamentali dell’era moderna. Le pratiche applicazioni del DEL PENDOLO furono tra le sue priorità, gli si attribuisce l’invenzione del PULSILOGIUM (apparecchio a pendolo per contare le pulsazioni dei pazienti); ma l’applicazione che più gli premeva era quella di uno strumento in grado di aiutarlo nelle osservazioni astronomiche, per assecondare il suo metodo per la determinazione della LONGITUDINE, grazie alla scoperta delle STELLE MEDICEE (i 4 principali satelliti di Giove, che con regolarità orbitavano intorno al pianeta e le cui eclissi erano osservabili da vari punti della Terra, ragion per cui attraverso la comparazione dell’ora locale di una posizione ignota e quella di un meridiano conosciuto si poteva stabilire la longitudine); in un primo momento, vista la mancanza di un cronometro abbastanza preciso, con l’aiuto di un assistente, calcolava i tempi dei passaggi per mezzo di un pendolo di 25 cm, quindi con oscillazioni di 1 secondo (vedi la tavola al centro della scheda illustrativa).
Solo verso la tarda età, ormai quasi cieco deve aver pensato, con fiducia nell’ISOCRONISMO, al PENDOLO applicato a un CONTATORE che è pur sempre un misuratore del tempo. Nel 1641, l’anno precedente alla sua morte, Galileo deve aver espresso al figlio Vincenzio l’idea di costruire un prototipo con l’applicazione del pendolo all’orologio; ne esiste una descrizione anche dello stesso Viviani in una missiva del 1659 indirizzata a Leopoldo de’Medici, dove si ipotizza che il congegno fosse figlio del CONTATORE perfezionato da Galileo nel 1637, ma, come risulta evidente da documentazione storica, il nuovo pendolo era costituito da una barra metallica con una adeguata massa (vedi tavola al centro della scheda illustrativa) ed un particolare ed innovativo tipo di SCAPPAMENTO A SCATTO costituito da due particolari leve, di cui la prima agisce sulle 12 CAVIGLIE di IMPULSO della RUOTA DI SCAPPAMENTO, mentre la seconda libera la stessa ruota dal
DISPOSITIVO DI ARRESTO imperniato al telaio. Un sistema veramente rivoluzionario, progenitore dello SCAPPAMENTO A DETENTE (a scatto) che sarà tipico dei CRONOMETRI DA MARINA impiegati per la determinazione della LONGITUDINE in mare.
Fermiamo qui il discorso: forse quanto detto è poco dicendo troppo, o è troppo avendo detto veramente poco.
Prof. Marco Polloni
