O que é que o Galileo inventou?

Galileo é considerado um dos maiores astrônomos de todos os tempos. Sua descoberta das maiores luas de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes e Calisto) revolucionou a astronomia e ajudou a acelerar a aceitação do Modelo Copérnico do Universo. Entretanto, Galileu também é conhecido pelas numerosas invenções científicas que ele fez durante sua vida.

Estas incluíram seu famoso telescópio, mas também uma série de dispositivos que teriam um profundo impacto sobre a topografia, o uso da artilharia, o desenvolvimento de relógios, e meteorologia. Galileu criou muitos destes para ganhar dinheiro extra para sustentar a sua família. Mas, em última análise, eles ajudariam a cimentar a sua reputação como o homem que desafiou noções de séculos anteriores e revolucionou as ciências.

Equilíbrio Hidrostático:

Inspirado pela história de Arquimedes e pelo seu momento “Eureka”, Galileu começou a analisar como os joalheiros pesavam metais preciosos no ar, e depois por deslocamento, para determinar a sua gravidade específica. Em 1586, aos 22 anos, ele teorizou um método melhor, que descreveu num tratado intitulado La Bilancetta (ou “A Pequena Balança”).

Neste tratado, ele descreveu uma balança precisa para pesar coisas no ar e na água, na qual a parte do braço em que o contrapeso era pendurado era envolvida por arame metálico. A quantidade pela qual o contrapeso tinha que ser movido ao pesar em água podia então ser determinada com muita precisão através da contagem do número de voltas do fio. Ao fazê-lo, a proporção de metais como ouro para prata no objeto podia ser lida diretamente.

Bomba de Galileo:

Em 1592, Galileo foi nomeado professor de matemática na Universidade de Pádua e fez viagens frequentes ao Arsenal – o porto interior onde os navios venezianos foram equipados. O Arsenal tinha sido um lugar de invenção prática e inovação durante séculos, e Galileu aproveitou a oportunidade para estudar detalhadamente dispositivos mecânicos.

Em 1593, foi consultado sobre a colocação de remos em galeras e apresentou um relatório no qual tratou o remo como uma alavanca e fez corretamente da água o fulcro. Um ano depois, o Senado veneziano concedeu-lhe a patente de um dispositivo para levantar água que dependia de um único cavalo para a operação. Esta tornou-se a base das bombas modernas.

Para alguns, a Bomba de Galileu foi apenas uma melhoria do Parafuso Arquimedes, que foi desenvolvido pela primeira vez no século III a.C. e patenteado na República de Veneza em 1567. No entanto, há evidências aparentes ligando a invenção de Galileu a Arquimedes mais cedo e de design menos sofisticado.

Pendulum Clock:

Durante o século XVI, a física aristotélica ainda era a forma predominante de explicar o comportamento dos corpos perto da Terra. Por exemplo, acreditava-se que os corpos pesados buscavam o seu lugar natural ou descanso – ou seja, no centro das coisas. Como resultado, não existiam meios para explicar o comportamento dos pêndulos, onde um corpo pesado suspenso de uma corda balançava para trás e para a frente e não procurava descanso no meio.

Já, Galileu tinha conduzido experiências que demonstraram que corpos mais pesados não caíam mais rápido que os mais leves – outra crença consistente com a teoria aristotélica. Além disso, ele também demonstrou que objetos jogados no ar viajam em arcos parabólicos. Com base nisso e no seu fascínio pelo movimento para frente e para trás de um peso suspenso, ele começou a pesquisar pêndulos em 1588.

Em 1602, ele explicou suas observações em uma carta a um amigo, na qual ele descreveu o princípio do isocronismo. Segundo Galileu, este princípio afirmava que o tempo que leva para o pêndulo oscilar não está ligado ao arco do pêndulo, mas sim ao comprimento do pêndulo. Comparando dois pêndulos de comprimento semelhante, Galileu demonstrou que eles oscilariam na mesma velocidade, apesar de ser puxado em comprimentos diferentes.

De acordo com Vincenzo Vivian, um dos contemporâneos de Galileu, foi em 1641, enquanto em prisão domiciliar que Galileu criou um projeto para um relógio de pêndulo. Infelizmente, sendo cego na época, ele foi incapaz de completá-lo antes de sua morte em 1642. Como resultado, a publicação de Christiaan Huygens do Horologrium Oscillatorium em 1657 é reconhecida como a primeira proposta registrada para um relógio pendular.

O Setor:

O canhão, que foi introduzido pela primeira vez na Europa em 1325, tinha se tornado um pilar de guerra pela época de Galileu. Tendo-se tornado mais sofisticado e móvel, os artilheiros precisavam de instrumentos para ajudá-los a coordenar e calcular o seu fogo. Como tal, entre 1595 e 1598, Galileo concebeu e melhorou uma bússola geométrica e militar para uso de artilheiros e agrimensores.

As bússolas de artilharia existentes, que se baseiam em dois braços em ângulo recto e uma escala circular com uma linha de prumo para determinar as elevações. Entretanto, as bússolas matemáticas, ou divisórias, desenvolvidas durante este tempo foram desenhadas com várias escalas úteis em suas pernas. Galileo combinou os usos de ambos os instrumentos, desenhando uma bússola ou setor que tinha muitas escalas úteis gravadas em suas pernas que podiam ser usadas para uma variedade de fins.

Além de oferecer uma nova e mais segura maneira para os artilheiros elevarem seus canhões com precisão, também ofereceu uma maneira mais rápida de calcular a quantidade de pólvora necessária com base no tamanho e material da bala de canhão. Como instrumento geométrico, permitiu a construção de qualquer polígono regular, cálculo da área de qualquer polígono ou sector circular, e uma variedade de outros cálculos.

Termómetro de Galileo:

Durante o final do século XVI, não existiam meios práticos para os cientistas medirem o calor e a temperatura. Tentativas de corrigir isso dentro da intelligentsia veneziana resultaram no termoscópio, um instrumento que se baseou na idéia da expansão do ar devido à presença de calor.

Em cerca de 1593, Galileu construiu sua própria versão de um termoscópio que dependia da expansão e contração do ar em uma lâmpada para mover a água em um tubo anexo. Com o tempo, ele e seus colegas trabalharam para desenvolver uma escala numérica que medisse o calor com base na expansão da água dentro do tubo.

E embora fosse preciso mais um século até que cientistas – como Daniel G. Fahrenheit e Anders Celsius – começassem a desenvolver escalas universais de temperatura que pudessem ser usadas em tal instrumento, o termoscópio de Galilei foi um grande avanço. Além de ser capaz de medir o calor no ar, ele também forneceu informações meteorológicas quantitativas pela primeira vez.

O Telescópio de Galileo:

Embora Galileu não tenha inventado o telescópio, ele melhorou muito sobre eles. Ao longo de muitos meses, durante 1609, ele revelou vários projetos de telescópio que coletivamente viriam a ser conhecidos como telescópios galileus. O primeiro, que ele construiu entre junho e julho de 1609, foi um vidro espião de três potências, que ele substituiu em agosto por um instrumento de oito potências que ele apresentou ao Senado veneziano.

No mês de Outubro ou Novembro seguinte, conseguiu melhorá-lo com a criação de um telescópio de vinte potências – o próprio telescópio que utilizava para observar a Lua, descobrir os quatro satélites de Júpiter (posteriormente conhecidos como as Luas Galileias), discernir as fases de Vénus, e resolver as manchas nebulares em estrelas.

Estas descobertas ajudaram Galileu a avançar o Modelo Copérnico, que essencialmente afirmava que o Sol (e não a Terra) era o centro do universo (aka. heliocentrismo). Ele continuaria refinando seus desenhos, eventualmente criando um telescópio que poderia magnificar objetos por um fator de 30,

Pois esses telescópios eram humildes pelos padrões modernos, eles foram uma grande melhoria em relação aos modelos que existiam durante o tempo de Galileu. O facto de ele próprio ter conseguido construí-los todos é mais uma razão pela qual são considerados as suas invenções mais impressionantes.

Por causa dos instrumentos que criou e das descobertas que ajudou a fazer, Galileu é justamente reconhecido como uma das figuras mais importantes da Revolução Científica. Suas muitas contribuições teóricas nos campos da matemática, engenharia e física também desafiaram teorias aristotélicas que foram aceitas por séculos.

Em suma, ele foi uma das poucas pessoas que – através de sua incansável busca pela verdade científica – mudou para sempre nossa compreensão do universo e das leis fundamentais que o governam.

Universo Hoje tem artigos sobre o telescópio de Galileu e os cientistas querem exumar o corpo de Galileu.

Para mais informações, confira o Projeto Galileu e Galileu o telescópio e as Leis da Dinâmica.

Astronomia Fundida tem um episódio sobre como escolher e usar um telescópio e como construir o seu próprio.