Nel 4º secolo avanti la nostra era, Aristotele pensava che il movimento di un oggetto dipendesse dalla natura stessa dell’oggetto. Il pendolo costituiva per lui un problema: perché la massa all’estremità del filo, lasciata cadere da una certa altezza, non raggiunge direttamente il suo luogo naturale, che è in basso, ma risale poi verso l’alto?
Molto più tardi, nel 17º secolo, osservando un lampadario della cattedrale di Pisa oscillare mentre si annoiava mortalmente a messa, Galileo scoprì l’isocronismo delle oscillazioni del pendolo: l’ampiezza dell’oscillazione diminuisce certo con il passare del tempo, ma la massa impiega sempre lo stesso tempo per compiere un’oscillazione completa. Galileo ne approfittò per formulare una legge: un pendolo conserva sempre lo stesso periodo, che non dipende dall’ampiezza (l’angolo formato dal filo con la verticale).
In realtà, la legge di Galileo vale soltanto quando l’ampiezza è «piccola». All’epoca, gli scarti furono constatati in mare. Per calcolare una latitudine basta misurare l’altezza del Sole, mentre per calcolare una longitudine occorre confrontare l’ora locale con un’ora di riferimento. Si poneva dunque il problema di trasportare la propria ora di partenza, ossia di imbarcare orologi sufficientemente stabili da conservare un’ora prestabilita.
L’oscillazione diventa isocrona
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Sempre nel 17º secolo, per compiere le sue osservazioni astronomiche, l’olandese Christiaan Huygens cercava uno strumento che misurasse il trascorrere del tempo con maggiore precisione. Nel 1656 inventò il principio dell’orologio a pendolo. All’inizio del 1659, Blaise Pascal rispose, sotto falso nome, a domande che aveva posto egli stesso sulla cicloide, da lui chiamata roulette. La cicloide è il luogo geometrico di un punto di un cerchio di raggio R che rotola senza slittare su una retta, per esempio la valvola di una ruota di bicicletta.
