Iniziamo il nostro percorso con una breve introduzione alla fisica. Conoscere gli aspetti generali e storici della fisica non è un requisito fondamentale per il profitto scolastico, ma è molto utile per poter apprezzare una delle più stupende opere della mente umana.
LE BASI DELLA FISICA
Sin dagli albori la curiosità dell’uomo lo ha spinto a cercare di dare una spiegazione ai fenomeni naturali che osservava. La fisica (termine che deriva dal greco) nasce dapprima come filosofia della natura, un primo tentativo di studiare e spiegare i fenomeni della Natura utilizzando riflessioni filosofiche.
La fisica, intesa come scienza vera e propria, prende forma “recentemente” grazie a Galileo Galilei nel XVII secolo. Il metodo scientifico introdotto da Galilei viene utilizzato tutt’ora nelle scienze sperimentali ed è alla base processo di studio e comprensione dei fenomeni naturali.
COS’È E COSA STUDIA LA FISICA?
Abbiamo visto che lo studio della natura ha avuto una trasformazione, passando da un approccio filosofico durato decine di secoli ad un approccio sperimentale. Questo cambiamento ha avuto come conseguenza una specializzazione della disciplina. La fisica come ora la conosciamo è una scienza e si occupa unicamente dei fenomeni naturali che hanno delle caratteristiche quantificabili (cioè che si possono misurare).
Se il peso di una statua è un caratteristica misurabile, non si può dire lo stesso della sua bellezza che è una caratteristica qualitativa (oltre che soggettiva).
Riassumiamo questa rapida introduzione alla fisica dando una breve definizione su cos’è e cosa studia la fisica:
La fisica è la scienza che studia i fenomeni naturali attraverso il metodo scientifico. Si occupa di quei fenomeni le cui caratteristiche possono essere misurate, dette anche grandezze fisiche.
Per descrivere i fenomeni naturali la fisica crea teorie e modelli ed estrapola leggi fisiche dalle misurazioni effettuate durante gli esperimenti. Tuttavia teorie, modelli e leggi sono quasi sempre limitate a certe condizioni. Ad esempio le teorie che descrivono il moto dei pianeti o delle galassie non possono essere applicate al moto delle particelle atomiche. Nonostante ciò la cosa sorprendente della fisica è che riesce a descrivere un’enormità di fenomeni utilizzando un ridotto numero di leggi.
IL METODO SCIENTIFICO
Abbiamo detto che alla base di ogni scienza moderna c’è il metodo scientifico, proprio per questo c’è un’intera lezione dedicata al suo approfondimento.
Qui ci limitiamo a ricordare che secondo il metodo scientifico il confronto tra la teoria e la “pratica” (cioè l’esperimento nel mondo reale) è imprescindibile. Ogni teoria o legge deve essere validata da esperimenti, o meglio, non deve essere smentita da alcun esperimento. Risalta subito l’importanza degli esperimenti e delle misurazioni delle grandezze fisiche, senza questo importante passaggio di verifica un teoria scientifica non può considerarsi tale.
LE GRANDEZZE FISICHE
Studiare un fenomeno fisico è un processo molto complesso e pieno di difficoltà a partire dalle grandezze fisiche che lo riguardano. Conoscere le grandezze fisiche di un fenomeno è il primo passo per poterlo studiare. Un’altra difficoltà che spesso si presenta è come misurare le grandezze fisiche, le tecniche e gli strumenti utilizzati per misurare una grandezza possono essere molti e con varie caratteristiche ma l’utilizzo dipende da situazione a situazione. Per misurare la massa di un libro può andare bene una bilancia, ma sicuramente non si potrebbe mai usarla per misurare la massa del Sole.
Vista l’importanza delle grandezze fisiche scenderemo nei dettagli in una lezione dedicata.
FISICA E MATEMATICA
Essendo questa una rapida introduzione alla fisica sottolineiamo subito lo stretto legame che c’è tra la fisica e la matematica. Le leggi fisiche non sono altro che equazioni matematiche. Conoscere la matematica è quindi fondamentale, l’insieme di strumenti e tecniche matematiche trovano un’ampia applicazione in fisica. Equazioni, derivate, integrali, ecc. sono largamente utilizzati in fisica, non per nulla la matematica è il linguaggio della scienza.
Ma avremo sicuramente modo di capirlo sbattendoci la testa…