I segreti dell’Universo, da Newton ad Einstein

di Michele Reale, 3E

In questo articolo Michele mette a confronto la legge di gravitazione universale elaborata da Newton nel XVII secolo con la teoria della relatività generale di Einstein (secolo scorso), in particolare per ciò che riguarda i pianeti e la loro rivoluzione attorno al Sole.

La legge di gravitazione universale è una teoria elaborata dal matematico e astronomo inglese Isaac Newton e pubblicata per la prima volta nel 5 luglio del 1687. In questa teoria Newton dice che due corpi si attraggono in maniera direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.
Questo si può rappresentare con tale equazione: 

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dove:
F è l’intensità della forza di attrazione tra le masse,
G è la costante di gravitazione universale,
m1 è la massa di uno dei due corpi celesti (ad es.il Sole),
m2 è la massa dell’altro (ad es.la Terra),
e “r” è la distanza tra i centri delle due masse.

Nella teoria della relatività generale, invece, il fisico matematico svizzero Albert Einstein dice che quella che Newton chiama forza di attrazione gravitazionale non è l’interazione di due corpi in funzione delle loro masse secondo la formula appena descritta, ma l’effetto della deformazione che le due masse provocano nello spazio-tempo.

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Lo spazio e il tempo secondo Einstein infatti non sono due unità distinte ma la manifestazione di un tutt’uno (lo spazio-tempo) e si possono rappresentare come un tappeto elastico che quando viene a contatto con un corpo si deforma. Maggiore è la massa, maggiore sarà la deformazione dello spazio-tempo. Per questo quando ad esempio un’astronave si avvicina ad un corpo celeste viene attratta da esso come una calamita. La curvatura provocata dal corpo più massivo “risucchia” quello di massa minore. La prima dimostrazione di questa teoria avvenne nel 1919 con l’eclissi solare quando una stella fu visibile dalla Terra nonostante fosse posizionata dietro al Sole. Questo fu possibile perché la grande massa del Sole incurvando lo spazio-tempo, ha permesso alla luce proveniente dalla stella di compiere una traiettoria deformata e quindi di essere visibile anche dalla Terra.

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Le due teorie quindi spiegano lo stesso fenomeno ma in modi diversi. In entrambi i casi, nonostante l’attrazione (che sia gravitazionale o dovuta alla curvatura) la Terra non “cade” sul Sole perché la sua traiettoria circolare determina una forza centrifuga che bilancia la forza di attrazione e che permette al pianeta di orbitare attorno ad esso.

Michele Reale

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