Generalità sulla fisica
il metodo sperimentale
Scopo della fisica è studiare i fenomeni naturali al fine di
scoprire le leggi che li regolano.
Alcuni esempi di fenomeni di interesse della fisica:
Caduta di un oggetto
Oscillazione di un pendolo
Moto dei pianeti attorno al sole
Dilatazione termica dei corpi
Fenomeni ottici
Fenomeni acustici
Attrazione o repulsione di due magneti
Effetti della corrente elettrica
Fenomeni atomici e sub-atomici
ecc …………….
Prof. Biasco 2005/06
Differenza tra fisica e matematica
La Matematica è una scienza Assiomatico-deduttiva, le cui verità (i teoremi) si
ottengono dagli assiomi mediante un procedimento dimostrativo basato su
precise regole di inferenza.
Le verità della matematica sono astratte e non richiedono conferme sperimentali.
Gli oggetti che studia, punti, rette, equazioni, funzioni, ecc…, sono concetti
astratti.
La Fisica, invece, è una scienza sperimentale, le cui verità (le leggi fisiche) si
ottengono dall’osservazione e misurazione di fenomeni concreti
Le verità della fisica sono concrete e devono essere verificate da osservazioni
sperimentali..
Gli “oggetti” che studia sono i fenomeni naturali: corpi che cadono, raggi di luce
che si scompongono mediante un prisma, atomi che decadono
radioattivamente ……..
Prof. Biasco 2005/06
Il metodo sperimentale
“Il metodo scientifico, pur potendo sembrare complicato nelle sue forme più
sofisticate, è in fondo molto semplice. Consiste nell’osservare quei fatti che
permetteranno all’osservatore di scoprire delle leggi generali che governano fatti
della specie in questione.
I due stadi, il primo dell’osservazione, e il secondo della deduzione della legge,
sono entrambi essenziali, e ognuno e suscettibile di perfezionamento quasi
indefinito; ma in fondo il primo uomo che disse “ il fuoco brucia “ impiegava il
metodo scientifico, non fosse altro che per essersi scottato più volte.
Quest’uomo aveva già attraversato due stadi dell’osservazione e della
generalizzazione. Egli non aveva, tuttavia, ciò che la tecnica scientifica richiede:
un’accurata scelta dei fatti significativi da una parte, e, dall’altra, vari mezzi per
arrivare alle leggi in modo diverso dalla semplice generalizzazione.”
Russell - La visione scientifica del mondo - Laterza
Prof. Biasco 2005/06
Il metodo sperimentale
Nell’esame di un fenomeno si possono fare due tipi di
osservazioni:
Osservazioni Qualitative
ci si limita a descrivere quello che succede e si osserva
Osservazioni Quantitative
si misurano le grandezze che caratterizzano il fenomeno
e si cercano relazioni quantitative tra esse
Nel metodo sperimentale si parte dall’osservazione di un fenomeno
e si procede secondo lo schema seguente:
Prof. Biasco 2005/06
Il metodo sperimentale
Fenomeno
Grandezze
Ipotesi
Esperimento
No
Esp.conferma
l’Ipotesi?
Si
Legge
Prof. Biasco 2005/06
Un Esempio: Oscillazione di un Pendolo
Prof. Biasco 2005/06
Un Esempio: Oscillazione di un Pendolo
Fenomeno Oscillazione di un pendolo
Grandezze massa , lunghezza della corda,
angolo di oscillazione, forma dell’oggetto,
periodo di oscillazione, velocità, accelerazione, tensione della corda,
ecc ……..
Ipotesi
il periodo T di oscillazione diminuisce all’aumentare
della massa m del pendolo
Esperimento riproduciamo il fenomeno in laboratorio, cioè in
condizioni controllate, fissiamo tutte le altre grandezze e ripetiamo le
misure cambiando più volte la massa m e misurando il periodo T
corrispondente.
Esperimento conferma Ipotesi?
No il periodo è indipendente dalla massa m
Prof. Biasco 2005/06
Un Esempio: Oscillazione di un Pendolo
l
m
Nuova Ipotesi “il periodo dipende dall’angolo di oscillazione” -->
Esperimento --> Oss. Il periodo è indipendente dall’angolo (entro una
certa ampiezza)
Prof. Biasco 2005/06
Un Esempio: Oscillazione di un Pendolo
l
Nuova ipotesi “il periodo dipende dalla
lunghezza del pendolo”
m
Esperimento riproduciamo il fenomeno in laboratorio, fissiamo tutte le
altre grandezze e ripetiamo le misure cambiando più volte la
lunghezza l e misurando il periodo T corrispondente.
Oss. Si il periodo dipende da l
Legge fisica
T 2
Prof. Biasco 2005/06
L
g
Un altro Esempio:
Oscillazione di una massa applicata ad
una molla
E
Prof. Biasco 2005/06
Oscillazione di una massa applicata ad
una molla
E
Fenomeno Oscillazione di una massa applicata ad una molla
Grandezze massa , lunghezza della molla, ampiezza
dell’oscillazione, attrito con il piano di appoggio, elasticità della
molla, forma dell’oggetto, periodo di oscillazione, frequenza,
velocità, accelerazione, tensione della molla, ecc ……..
Ipotesi il periodo T di oscillazione aumenta all’aumentare della
massa m.
Prof. Biasco 2005/06
Oscillazione di una massa applicata ad
una molla
Esperimento riproduciamo il fenomeno in laboratorio, cioè in
condizioni controllate, fissiamo tutte le altre grandezze e
ripetiamo le misure cambiando più volte la massa m e misurando
il periodo T corrispondente.
Esperimento conferma Ipotesi?
SI il periodo dipendente dalla massa m
E
Prof. Biasco 2005/06
Oscillazione di una massa applicata ad
una molla
Provando a verificare la dipendenza del periodo da altre grandezze
osserveremo che il periodo dipende anche dall’elasticità k della
molla
Indicato con x l’allungamento che una molla subisce quando ad
essa applichiamo una forza F,
il coefficiente di elasticità k della molla è dato da:
k = F / x (N/m)
Esperimento fissando tutte le altre grandezze, ripetendo le
misure con molle di diversa costante di elasticità k e
misurando il periodo T corrispondente avremo che:
SI il periodo dipendente da k:
T diminuisce all’aumentare di k e aumenta al diminuire di k.
Prof. Biasco 2005/06
Oscillazione di una massa applicata ad
una molla
Precisamente otterremo che
m
T 2
k
E
Prof. Biasco 2005/06
