Ricerca scientifica

Il pendolo

Una scoperta attuata nel 1583 è l'isocronismo delle piccole oscillazioni di un pendolo. Su tale argomento vi è anche una leggenda, secondo cui l'idea gli sarebbe venuta in mente osservando le oscillazioni di una lampada sospesa nella navata centrale del Duomo di Pisa, oggi custodita nel vicino Camposanto Monumentale, nella Cappella Aulla. Questo strumento è semplicemente composto da una pietra legata ad un filo sottile e inestensibile: se questo ha una lunghezza di un metro, si ottiene un'oscillazione della durata di circa due secondi. La periodicità nel moto del pendolo non fu l'unica osservazione dello scienziato pisano: notò, infatti, che a parità di lunghezza del filo, e indipendentemente dal peso del sasso, l'oscillazione dura la stessa quantità di tempo al variare dell'ampiezza, a patto che questa non sia eccessiva.

La bilancia idrostatica

La Bilancetta fu scritta da Galileo nel 1586, quando era ancora in attesa dell'incarico universitario a Pisa. Il lavoro, stampato postumo, descrive l'invenzione della bilancia idrostatica: Per fabricar dunque la bilancia, piglisi un regolo lungo almeno due braccia, e quanto più sarà lungo più sarà esatto l'istrumento; e dividasi nel mezo, dove si ponga il perpendicolo [il fulcro]; poi si aggiustino le braccia che stiano nell'equilibrio, con l'assottigliare quello che pesasse di più; e sopra l'uno delle braccia si notino i termini [dove ritor]nano i contrapesi de i metalli semplici quando saranno pesati nell'aqqua, avvertendo di pesare i metalli più puri che si trovino. (Opere I) Viene anche descritto come si ottiene il peso specifico PS di un corpo rispetto all'acqua: PS = Peso in aria / (Peso in aria-Peso in acqua) Ne La Bilancetta si trovano, poi, ben due tavole che riportano trentanove pesi specifici di metalli preziosi e genuini, da lui determinati sperimentalmente con un rigoroso metodo matematico: le misure sono molto precise e confrontabili con i valori moderni. Si tratta del primo dettagliato elenco di pesi specifici ricavato analiticamente e sperimentalmente.

Il compasso proporzionale

Galilei descrisse lo strumento, da lui progettato e fatto costruire intorno al 1597 dal suo operaio Marcantonio Mazzoleni, nell'opuscolo Le operazioni del compasso geometrico et militare, pubblicato a Padova nel 1606 e dedicato a Cosimo II. Il compasso geometrico militare permetteva di compiere in modo più rapido e semplice complesse operazioni matematiche e geometriche per usi civili e militari. Col suo compasso si misuravano distanze, altezze, profondità e pendenze; si calcolava la balistica dei tiri d'artiglieria; si poteva ridisegnare una mappa con una scala diversa; si calcolavano cambi di monete e interessi. Lo strumento, a metà tra il goniometro e il regolo calcolatore, consiste di due righelli di uguale lunghezza uniti su un disco (nocella) come cerniera che ne permette l'apertura a compasso. Su i due righelli sono riportate sette scale proporzionali (aritmetiche, geometriche, stereometriche, tetragoniche, poligrafiche, scala dei metalli e linee aggiunte) e un arco di cerchio graduato munito di scala dei gradi, scala delle pendenze e quadrato delle ombre. Lo strumento si fondava teoreticamente sulla proporzionalità tra i lati omologhi di due triangoli dimostrata da Euclide.