La scienza come metodo di indagine
La scienza come metodo di indagine
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La fisica nasce dall’osservazione dei fenomeni naturali.
Tutti possono osservare un fenomeno.
Ma un fisico deve fare di più…..
Un fisico deve:
riordinare le osservazioni fatte e porsi delle domande, chiedersi perché il fenomeno accade e cercare una risposta razionale
confrontare le diverse osservazioni tra loro e ripeterle più volte, fino a individuarne le caratteristiche comuni, che permettono di formulare delle ipotesi
confermare le ipotesi formulate mediante la realizzazione di esperimenti di laboratorio
se un’ipotesi non è confermata deve formularne una nuova, fino a che non trova quella corretta
Questo modo di procedere prende il nome di metodo sperimentale (Flow chart).
IPOTESI
Dobbiamo verificare che:
Esempio di applicazione del metodo sperimentale: la caduta di un grave
Esempio di applicazione del metodo sperimentale: la caduta di un grave
OSSERVAZIONE DEL FENOMENO
Osserviamo un fenomeno: una penna cade dal banco.
Indaghiamo sulla causa raccogliendo tutte le informazioni possibili.
Ci costruiamo un modello fisico che semplifica la realtà.
Scegliamo un sistema di riferimento per lo studio del moto di caduta.
La penna è un oggetto di dimensioni trascurabili rispetto all'ambiente in cui si trova e si muove e pertanto può essere rappresentata con un punto materiale P, ossia un punto geometrico dotato di massa.
Nel fenomeno della caduta dei gravi entrano in gioco diverse grandezze (variabili o costanti):
la massa (m) del corpo rimane costante;
il tempo (t) varia;
la velocità (v) di caduta aumenta;
la distanza (h) del corpo rispetto al suolo diminuisce.
Per descrivere un fenomeno occorrono osservazioni quantitative.
Per fare osservazioni quantitative bisogna utilizzare degli strumenti che permettono di misurare le grandezze.
Le grandezze che si possono misurare si chiamano grandezze fisiche.
MISURA DELLE GRANDEZZE FISICHE
Per misurare una grandezza fisica scegliamo una unità di misura, cioè una grandezza fisica che serva da campione di riferimento (per esempio il metro come unità di misura per la lunghezza, il kilogrammo per la massa, il secondo per il tempo, ecc...).
Successivamente utilizziamo uno strumento di misura per vedere quante volte il campione scelto è contenuto nella grandezza fisica da misurare (per esempio la rotella metrica per misurare la lunghezza, la bilancia per misurare la massa, il cronometro per misurare il tempo, ecc...).
Dopo aver eseguito la misura esprimiamo il risultato in modo corretto scrivendo il simbolo della grandezza fisica, il segno di uguaglianza, il valore numerico ottenuto e il simbolo dell’unità di misura (per esempio h = 1 m).
RAPPRESENTAZIONE DEI DATI
In questa fase del metodo sperimentale rappresentiamo il fenomeno e ci serviamo di tabelle per raccogliere e ordinare le misure effettuate e grafici cartesiani per visualizzare la relazione tra due grandezze fisiche. Il tipo di grafico ottenuto (retta, parabola, iperbole) ci suggerisce la relazione matematica che lega due grandezze ossia la formula fisica che traduce il fenomeno osservato in legge scientifica.
VERIFICA DELL'IPOTESI SPERIMENTALE
Costruiamo una tabella con i valori raccolti delle due grandezze tempo (t) e altezza di caduta (h), delle quali vogliamo individuare la relazione.
Il grafico cartesiano che si ottiene rappresentando i dati tabellati consente di visualizzare un ramo di parabola.
Tra altezza e tempo esiste una relazione di proporzionalità quadratica.
FORMULAZIONE DELLA LEGGE FISICA
La formula matematica che esprime la relazione tra altezza e tempo di caduta rappresenta proprio la legge oraria del moto di caduta di un grave che noi volevamo verificare nell'ipotesi.
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