Il metodo sperimentale

La fisica è una scienza che studia i fenomeni utilizzando il metodo sperimentale.

Galileo Galilei ha inventato il metodo sperimentale, gettando le basi per la fisica moderna.

Appunti

La fisica si occupa dello studio di quelle proprietà dei fenomeni che sono osservabili e misurabili. Si parla perciò di studio dei fenomeni quantitativi.

Per fare ciò si utilizza il metodo sperimentale: lo scienziato osserva il fenomeno e formula delle ipotesi. Dopodiché esegue degli scrupolosi esperimenti e se questi confermano l'ipotesi, questa diventa una legge fisica.

Galileo Galilei fu un grande scienziato vissuto nel XVI secolo che inventò questo metodo e riuscì a dimostrare la teoria eliocentrica di Copernico.

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Prerequisiti: matematica per la fisica

Cosa studia la fisica?

La fisica (dal greco phýsis = natura) è la scienza che studia i fenomeni (es. luce, energia) al fine di descriverli. Si dicono grandezze fisiche le proprietà che caratterizzano i fenomeni che sono misurabili. La fisica stabilisce relazioni tra queste grandezze espresse mediante formule matematiche: le leggi fisiche.

La fisica si occupa di tutti quei fenomeni che non comportano trasformazioni chimiche della materia e processi biologici.

Quindi la fisica studia le proprietà osservabili e misurabili attraverso strumenti, cioè, quelle di cui è possibile dare una descrizione quantitativa.

Infatti il fisico inglese William Thomson, meglio conosciuto come Lord Kelvin, diceva: "Ogni qualvolta vi è possibile misurare ed esprimere per mezzo di numeri l'argomento di cui state parlando, voi conoscete effettivamente qualcosa: quando ciò non vi è possibile, o non ne siete capaci, scarsa e insoddisfacente è, da un punto di vista scientifico, la vostra conoscenza".

Le varie parti della fisica sono:

  • meccanica: studia l'equilibrio e il movimento (es. movimento dei pianeti e delle automobili)
  • termologia: studia il calore (es. motori degli aerei)
  • acustica: studia il suono (es. strumenti musicali) 
  • ottica: studia la luce (es. occhiali e macchine fotografiche) 
  • elettromagnetismo: studia i fenomeni elettrici e magnetici (es. corrente elettrica e onde elettromagnetiche)
  • atomica: studia gli atomi e le molecole
  • astrofisica: studia i corpi celesti
  • biofisica: studia problemi biologici con i metodi usati dalla fisica
Hubert von Herkomer, Public domain, via Wikimedia Commons

Il metodo sperimentale

Ora che sappiamo cosa studia la fisica ci dovremmo chiedere: "Come studio questi fenomeni quantitativi?"

La risposta è semplice: usando il metodo sperimentale.

Il metodo sperimentale, ideato per la prima volta da Galileo Galilei, si compone di:

  • una prima parte in cui lo scienziato osserva il fenomeno, individua le grandezze fisiche e fa delle ipotesi
  • una seconda parte, invece, in cui sottopone le sue ipotesi a rigorosi esperimenti

 Solamente dopo che gli esperimenti hanno confermato l'ipotesi questa diventa una legge.

Però ora dobbiamo spiegare cos'è una legge in fisica.

Una legge fisica è la generalizzazione, dimostrata attaverso equazioni matematiche, di un fenomeno osservato. Si differenzia dal dogma poiché quest'ultimo non può essere dimostrato scientificamente dato che si impone come verità assoluta.

Un vero fisico non effettua misure una volta sola, bensì molte, dato che durante le misurazioni possono essere commessi errori.

Un po' di storia: Galileo Galilei

Galileo Galilei è sicuramente uno dei più grandi scienziati della storia. Qui trovi la lezione dedicata a Galileo

Infatti egli inventò il metodo sperimentale, gettando le basi per la fisica moderna, e riuscì a dimostrare la teoria di Copernico, in vigore tutt'ora.

Galileo si accorse, mentre osservava Giove con uno dei primi telescopi, che c'erano 4 piccoli corpi celesti che erano sempre accanto al pianeta, ma in posizioni diverse. Questo lo fece sospettare che questi corpi celesti fossero satelliti di Giove e quindi che anch'esso fosse un pianeta come la Terra.

Galileo osservò molto anche Luna e Venere. Scoprì che la Luna aveva la superficie irregolare, e non perfetta come credevano prima di lui; di Venere, invece, scoprì che le sue fasi (periodi di luce e buio) erano simili a quelli della Luna, ma diverse. Quest'ultimo fu un altro dei piccoli passi che portò ad abbandonare la teoria del filosofo Tolomeo, la quale enunciava che tutti i corpi celesti girassero attorno alla Terra.

Egli quindi nel XVII secolo confermò la teoria di Niccolò Copernico: un astronomo polacco che aveva ipotizzato la teoria eliocentrica (dal greco Helios = Sole, Kentron = centro) senza, però, dimostrarla.

La Chiesa, però, considerò Galileo un eretico, e perciò egli non riuscì a divulgare le sue teorie. 

Infatti, pur credendo di aver ragione, fu costretto a rinnegare le sue teorie poiché la Chiesa Cattolica credeva fermamente nella teoria geocentrica (dal greco geo= Terra, Kentron = centro). Si dice, però, che Galileo Galilei, durante il processo, sottovoce sussurrò la famosa frase "Eppur si muove...", proprio riferendosi alla Terra!