La delegazione italiana a Science on Stage 2

L'orologio di Galileo

Riassunto

L'I.P.S.I.A. Galileo Galilei di Castelfranco Veneto (Treviso) ha costruito l'orologio a pendolo ideato ma mai realizzato da Galileo. L'invenzione dell'orologio a pendolo è attribuita a Huygens che lo realizzò e lo brevettò nel 1656 dopo la morte di Galileo. Viviani, discepolo di Galileo, contestò la paternità dell'idea ma Huygens rispose con una battuta sprezzante sul progetto di Galileo: Non può funzionare!. La sfida lanciata nel XVII Secolo è stata raccolta da alcuni docenti che hanno deciso di ricostruire con i loro studenti l'orologio a pendolo, basandosi sulla descrizione del congegno fatta dal Viviani e su una copia ottocentesca del disegno conservato presso il Museo di Storia della Scienza di Firenze. Il modello realizzato funziona regolarmente ed è anche bello da vedere. Ci siamo riusciti: la sfida è vinta! Il progetto ha coinvolto docenti di varie discipline e studenti di molte classi. Ha inoltre interessato alcune aziende del territorio per la fornitura di tecnologie meccaniche avanzate non presenti nella scuola.

Descrizione

Obiettivi e finalità

• accrescere la motivazione allo studio e l'interesse per le materie scientifiche;
• favorire il lavoro cooperativo;
• familiarizzare con l'uso di Internet;
• ampliare le conoscenze sulla figura di Galileo Galilei;
• potenziare le competenze nel Disegno Tecnico;
• acquisire competenze nell'assemblaggio di parti meccaniche;
• rendere visibili al pubblico le esperienze didattiche;
• accrescere il senso di appartenenza al territorio.

Caratteristiche dell'orologio realizzato

• orologio a pendolo con sola indicazione della ora;
• movimento di tipo a contrappesi;
• ricarica manuale;
• quadrante a lettura antioraria;
• dimensioni:
  • altezza 440 mm;
  • larghezza 260 mm;
  • profondità 180 mm;
  • diametro quadrante: 185 mm;
• pendolo di tipo composto con frequenza di 53 oscillazioni al minuto;
• scappamento di tipo Galileo ad impulso semplice;
• ruota dello scappamento a 12 denti di arresto con 12 perni di impulso;
• treno degli ingranaggi:
  • pignone scappamento: 8 denti cilindrici;
  • ruota intermedia: 84 denti con profilo ad evolvente di cerchio;
  • pignone intermedio: 8 denti cilindrici;
  • ruota principale: 120 denti ad evolvente di cerchio;
  • pignone principale. 4 denti tipo a lanterna aperta;
• ruota oraria: 82 denti con profilo ad evolvente di cerchio.

L'orologio di Galileo

Il pendolo venne illustrato da Galileo in una lettera all'olandese Lorenzo Realio del giugno 1637. L'esattezza del funzionamento di questo orologio dipendeva dall'isocronismo dei pendoli di uguale lunghezza che Galileo aveva dimostrato nelle proprie ricerche di meccanica.

Osservando l'oscillazione di un lampadario nel duomo di Pisa, lo scienziato nel 1583 intuì che la durata delle oscillazioni (che misurò con il battito del polso) rimaneva immutata ed era indipendente dalla loro ampiezza, fenomeno detto isocronismo del pendolo.

Molti anni più tardi, nel 1641, Galileo propose l'utilizzo del pendolo come meccanismo regolatore degli orologi, e ne abbozzò un progetto che non riuscì a realizzare a causa della sua vecchiaia.

Il suo pendolo era costituito da:

• uno scappamento, composto da una ruota formata da 12 denti sulla corona e 12 pioli;
• una leva di ritegno;
• due lunghe palette arcuate fissate al pendolo.

La paletta superiore serve per lo svincolo e quella inferiore per ricevere l'impulso. Al termine di ogni oscillazione la paletta superiore incontra la leva di ritegno e la solleva liberando la ruota di scappamento. Questa, girando, impatta con la paletta inferiore e la sospinge verso il basso, impartendo in tal modo l'impulso necessario a mantenere il pendolo in movimento. L'orologio venne in parte costruito dal figlio di Galileo, Vincenzo, che però morì prima di completarlo. Il primo orologio a pendolo venne realizzato e brevettato nel 1657, dallo scienziato olandese Christian Huygens.