Descrizione Poiché i pianeti percorrono orbite ellittiche intorno al Sole, vuol dire che su di essi deve agire una forza; la stessa cosa avviene per i satelliti che ruotano attorno al proprio pianeta (come nel caso della Luna). Secondo la leggenda, nel XVII secolo d.C., mentre stava sotto un albero a osservare la Luna, Newton fu colpito da una mela che gli cadde in testa e ipotizzò che la forza di gravità presente sulla Terra fosse la stessa che permetteva alla Luna di orbitare intorno al nostro pianeta. Leggenda a parte egli arrivò a formulare la legge di gravitazione universale, secondo cui due corpi di massa rispettivamente $m$ e $M$ posti a distanza $r$, si attraggono con una forza che, in modulo, vale: $$\left|\overrightarrow{F}_{g}\right|=G\frac{mM}{r^{2}}$$ Tale forza, detta forza gravitazionale, valida per tutti i corpi dotati di massa è sempre attrattiva e uguale per le due masse che si attraggono.

Immagine da Unina

dove $G=6,67\cdot10^{-11}\frac{Nm^{2}}{kg^{2}}$ è detta costante di gravitazione universale. Con la scoperta della legge di gravitazione universale sorse il problema di come tale forza potesse agire anche se i corpi non sono a contatto tra loro. Secondo Newton esiste la straordinaria azione a distanza; concetto che susciterà accese discussioni; inoltre, siccome nella legge non appare il tempo, tali azioni, sempre seconso Newton, sono istantanee. Nei suoi precedenti studi sull'inerzia aveva già affermato che lo spazio e il tempo sono assoluti. Ma la sua legge spiega come due masse si attraggono e non perchè! A questo proposito è famosa la sua frase: “Hypoteses non fingo”; e qui bisogna riportare due brani delle sue lettere a R. Bentley del 1692-93. «Voi qualche volta parlate della Gravità come essenziale ed inerente alla Materia. [Vi] Prego di non ascrivere tale Nozione a me, poiché la Causa della Gravità è ciò che non fingo di sapere, e perciò dovrei impiegare più Tempo per meditarvi su». E: «La causa della gravitazione deve risalire a qualche fattore che agisca costantemente secondo leggi definite: ma se questo fattore sia materiale piuttosto che immateriale, io lo lascio alla considerazione dei miei lettori».
La spiegazione a tale problema, fu data con l’introduzione del concetto di campo gravitazionale, ovvero, ogni punto dello spazio nel quale si avverte l’azione della forza gravitazionale da parte di una qualsiasi configuazione delle masse. La rappresentazione utilizzata per spiegare il campo gravitazionale è il telo gravitazionale, ovvero telo elastico su cui poggiamo una sfera di massa $M$; tale massa provoca l’avvallamento del telo per cui, ponendo una seconda sferetta di massa $m<M$ sul telo questa seguirà l’avvallamento dirigendosi verso la prima. Quindi una massa $m$ risente del campo gravitazionale dovuto alla massa $M$.

Nel video seguente, telo gravitazionale fatto a mano da Fausto Casaburo, borsistà Lab2Go a.a. 2019/20

Ma l'uso più proprio del telo gravitazionale è una visualizzazione efficace della Relatività Generale di A. Einstein del 1916, magistralmente riassunta da J. A. Wheeler: “La massa dice allo spazio-tempo come curvarsi: lo spazio-tempo dice alla massa come muoversi”. La curvatura del telo, provocata dalla massa posta al centro, vista di lato da un'idea della curvatura, ben più complessa nei significati, dello spazio-tempo. Invece, visti dall'alto, il moto impresso alla massa più piccola o la semplice discesa di questa verso la massa più grande, rendono bene l'immagine dello spazio-tempo curvo che induce la massa ai conseguenti moti. Diventa allora chiaro che, secondo la Relatività Generale, non esistono forze di attrazione tra le masse attraverso lo spazio, ma curvature dello spazio-tempo. Per ottenere dei buoni risultati è bene realizzare un telaio circolare di almeno 1 m di diametro (o un telaio quadrato) e scegliere con cura il telo elastico a seconda delle masse delle sfere usate.

• Ricoprire la ciotola col tessuto elastico e fermare il tessuto con gli elastici
• Poggiàre la massa $M$ in un punto qualsiasi del nostro telo gravitazionale
• Poggiare la massa $m$ in punti diversi del telo e osservare come, a seconda della distanza tra $m$ e $M$, la massa $m$ risentirà o meno del “campo gravitazionale” prodotto da $M$.

E' possibile ripetere l'esperienza variando la massa $M$ (ad es. una massa maggiore) e osservando come cambiano gli effetti prodotti negli stessi punti del telo.

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