Corso di Fisica generale

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Norberto Cappelli
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1 Corso di Fisica generale Liceo Scientifico Righi, Cesena Anno Scolastico 2014/15 1C Introduzione al corso Il Metodo Scientifico Riccardo Fabbri 1 (Dispense ed esercizi su

2 Cosa è la fisica? La fisica è la scienza della natura nel senso più ampio. Il termine fisica deriva dal neutro latino physica, a sua volta derivante dal greco φύσις [physis], 'natura'. Obiettivo della fisica: descrizione ed interpretazione dei fenomeni naturali, ossia di tutti gli eventi che possano essere descritti ovvero quantificati attraverso grandezze fisiche opportune, al fine di stabilire principi e leggi che regolano le interazioni tra le grandezze stesse e rendano conto delle loro reciproche variazioni. Lo strumento utilizzato a tale scopo è il cosiddetto metodo scientifico, fondato sulla misura e sugli esperimenti, e messo a punto per la prima volta da Galileo nel seicento. Riccardo Fabbri 2 (Dispense ed esercizi su

3 Il Metodo Scientifico Come funziona il metodo scientifico? Schematizzazione: Analisi del fenomeno per vari gradi di complessità, partendo dalle cause dominanti secondo uno schema iniziale relativamente semplice, fino a considerare progressivamente quelle minori. Grandezza fisica: Si definisce come tale una grandezza, una caratteristica di un fenomeno naturale per la quale sono date regole precise e universali che consentono di misurarla in modo definito e ripetibile. Modello: La schematizzazione porta alla formulazione di un modello, il quale è una semplificazione del fenomeno naturale da studiare. Il modello permette di stabilire correlazioni tra le grandezze fisiche in gioco. Misura: Si effettua attraverso una serie di procedure che permettono di associare un numero seguito da un'unità di misura ad un ente fisico ritenuto essenziale nel processo di schematizzazione (ad es. la durata di un intervallo di tempo in secondi durante il quale si svolge il fenomeno naturale in esame). Riccardo Fabbri 3 (Dispense ed esercizi su

4 Osservazione sperimentale di correlazioni quantitative tra le misure delle grandezze fisiche, evidenziate in grafici, tabelle, descritte da formule matematiche. Formulazione di leggi: I risultati vengono riassunti in forma di leggi che governano il fenomeno fisico. Tali leggi sono espresse come relazioni matematiche fra le grandezze fisiche in gioco, come ad esempio lo spazio percorso da un sasso in caduta libera ed il tempo impiegato a percorrerlo. Previsione di nuovi fenomeni o fenomeni analoghi in condizioni diverse, attraverso l'impiego delle leggi matematiche (dd es., il calcolo del tempo di caduta di un sasso con una diversa velocità iniziale). Verifica sperimentale delle previsioni: ovvero il controllo attraverso le misure effettuate nelle nuove condizioni considerate nel formulare le previsioni. Riccardo Fabbri 4 (Dispense ed esercizi su

5 Osservazione/Misurazione Analisi Formulazione/Ipotesi Verifica Spiegazione Riccardo Fabbri 5 (Dispense ed esercizi su

6 Formulazione di una Teoria L'insieme dei risultati sperimentali e delle leggi fisiche trovate per un dato insieme di fenomeni naturali in relazione gli uni con gli altri porta all'enunciazione di teorie. Una teoria è un inquadramento delle leggi fisiche in uno schema razionale e quantitativo. Principi All'interno di una teoria esistono affermazioni, assunzioni, regole suggerite dalle osservazioni attraverso processi di generalizzazione, di astrazione. Tali affermazioni sono detti principi e rappresentano i pilastri fondanti di una data teoria. La validità di un principio non è mai assunta in modo dogmatico e definitivo, ma viene continuamente verificata e messa alla prova sperimentalmente attraverso il confronto delle previsioni con le osservazioni. Riccardo Fabbri 6 (Dispense ed esercizi su

7 Induzione e Deduzione Induttivo viene definito quel procedimento secondo cui, partendo dalle osservazioni, si giunge alla formulazione di leggi generali e teorie. Deduttivo viene definito invece quel procedimento secondo cui, dalle leggi e dalle teorie si arrivano a prevedere quantitativamente fenomeni nuovi o non ancora osservati. L'aspetto induttivo del metodo scientifico rappresenta la parte iniziale nello studio del fenomeno o nella formulazione di una teoria, nonchè spesso la parte più difficile, per la quale spesso occorre l'intuizione, la capacità di astrarre e separare l'aspetto generale e cruciale di un fenomeno dai dettagli legati all'osservazione (la scintilla, il lampo di genio). L'aspetto deduttivo del metodo scientifico riguarda soprattutto la verifica sperimentale ed assume un ruolo essenziale in quanto conferma una teoria (sebbene mai definitivamente!) oppure la confuta nel caso in cui i risultati siano in contraddizione con le previsioni. Riccardo Fabbri 7 (Dispense ed esercizi su

8 Osservazioni => Particolare Metodo induttivo Universale Metodo deduttivo Particolare IMPORTANTE: La storia della scienza insegna che la confutazione di una teoria spesso ha stimolato notevoli progressi nonchè alla formulazione di nuove teorie migliori nel descrivere i fenomeni naturali e nell'inquadrarli in una visione più generale. Riccardo Fabbri 8 (Dispense ed esercizi su

9 Nelle prossime lezioni Affronteremo un viaggio attraverso le rivoluzioni scientifiche che dal 1500 fino ai giorni nostri hanno profondamente modificato la nostra concezione del mondo...ed il nostro stesso modo di vivere. Ci addentreremo nel formalismo tipico della fisica avendo dimestichezza con i suoi strumenti di lavoro: ==> ogni branca del sapere ha bisogno di un suo specifico linguaggio/vocabolario! Notazione scientifica Cifre significative Incertezza delle misurazioni Rappresentazione grafica delle misure Vettori Un viaggio entusiasmante nel nostro anno scolastico ci attende! Riccardo Fabbri 9 (Dispense ed esercizi su

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