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Torricelli ebbe la fortuna d’essere seguito negli studi dallo zio materno, Alessandro Torricelli. Dopo aver studiato alla scuola dei Gesuiti, appassionato di matematica, si trasferì a Roma al Collegio della Sapienza, per  ultimare i suoi studi sotto la guida del padre benedettino Benedetto Castelli, già allievo di Galileo  e rinomato professore di matematica ed idraulica. Con esso ebbe l’occasione di approfondire lo studio della matematica ed ebbe occasione, come segretario del Castelli in sua assenza, di scrivere a Galileo, di cui era entusiasta ammiratore, presentandosi.
Abitando a Roma ebbe occasione di seguire il processo per eresia intentato a Galileo, finito come sappiamo. Prudentemente, essendo il periodo cupo, si limitò a studiare solo la matematica, nonostante fosse produttore, esperto artigiano, di cannocchiali (tecnica che egli mantenne segreta negli anni).
Tra il 1632 e il 1641, svolse ricerca con il suo professore, e, in seguito, divenne segretario di Giovanni Ciampoli, un alto prelato, amico affettuoso anche lui di Galileo.
Nel 1641, il Castelli fece leggere a Galileo, uno scritto del Torricelli, De motu gravium, spingendo affinchè lo scienziato prendesse il suo allievo, tra i suoi più stretti collaboratori. Così  il 10 ottobre 1641 Evangelista divenne il suo assistente, insieme a Vincenzo Viviani, trasferendosi nell’abitazione di Arcetri. Tuttavia, destino volle che pochi mesi dopo, il grande scienziato morisse. Nonostante il dolore della perdita di un uomo così di valore,  la cosa lo coinvolse: il Granduca Ferdinando II de' Medici, lo nominò matematico di corte e professore di matematica presso l'Accademia fiorentina.
La sua attività come ricercatore fu eclettica e molto importante. Il suo nome è tutt’ora conosciuto grazie all’invenzione, nel 1644, del barometro a mercurio denominato "tubo di Torricelli". Alla base dell’invenzione vi è “il vuoto Torricelliano”, dimostrando sia il fatto che il vuoto può esistere in natura, sia che l’aria ha un peso. Da ciò l'unità di misura della pressione è stata chiamata Torr , in suo onore. L’ illustre fisico Blaise Pascal basandosi, proprio, sugli studi sulla pressione atmosferica eseguiti  da Torricelli, svolse innumerevoli ricerche in proposito. L'unità di misura del Sistema Internazionale è, infatti,  il Pa (cioè, Blaise Pascal).
Nel campo della geometria produsse diversi teoremi (sempre nel 1644, pubblicò il trattato Opera geometrica), e anticipò il calcolo infinitesimale. Tra l’altro, Torricelli è famoso per la “ tromba di Gabriele”, che lui chiamava "solido iperbolico acutissimo", cioè, un solido di rotazione infinitamente lungo, avente l'area della superficie infinita, ma il volume finito. Alcuni sostennero che il solido porti ad un "infinito completo".
Fu anche fisico apprezzato, svolgendo studi  sull’ottica, il moto dei gravi e dei fluidi. Purtroppo morì a soli 39 anni.
Esiste un cratere lunare (di 22 km di diametro) intitolato ad Evangelista Torricelli, come l’asteroide 7437 Torricelli.

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