Prima di affrontare il moto e le forze conviene prendere confidenza con gli strumenti di base del fisico: le grandezze fisiche, le unità di misura, le stime degli ordini di grandezza, i vettori e i primi concetti di forza ed equilibrio. Questo capitolo introduttivo funziona da ripasso del primo biennio: molti temi torneranno con più formalismo nei capitoli successivi. Chiude con la statica dei fluidi (pressione, Stevino, Pascal, Archimede) e una pillola di fluidodinamica.
Da Aristotele a Galileo: la fisica come "filosofia naturale"
La fisica parte da domande — che cos’è? come è fatto? come funziona? perché? Nell’antichità questi interrogativi erano parte della filosofia naturale: da Aristotele in poi, per secoli il metodo prevalente fu “pensare e dedurre”. Fu Galileo, all’inizio del Seicento, a cambiare le regole del gioco: le risposte sulla natura devono essere oggettive (tutti gli osservatori devono concordare, il risultato non deve dipendere da chi pone la domanda). Per renderle tali servono la misurazione e la matematica. Come scrisse Galileo, il libro della natura “è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche” (Il Saggiatore, 1623). Ogni affermazione è una misura, ogni legge è un’equazione.
La fisica come caccia al tesoro
Un problema di fisica assomiglia a una caccia al tesoro: c’è un punto di partenza, il tesoro, e un territorio da esplorare in mezzo. Sei strumenti mentali guidano ogni esercizio del libro:
- Attraccare — leggere bene il testo (dati, unità, ipotesi implicite: oltre metà degli errori nasce qui).
- Equipaggiamento — elencare formule, leggi e concetti che potrebbero servire.
- Il tesoro — identificare con precisione la grandezza da trovare.
- Costruire nuovi utensili — introdurre un sistema di riferimento, una variabile ausiliaria, un diagramma.
- Specializzare (analisi) — esaminare un pezzetto di problema, un caso particolare.
- Generalizzare (sintesi) — chiedersi se il risultato rientra in un pattern più grande.
E due voci ti accompagnano sempre: il nemico interiore (l’avvocato del diavolo, “ma sei sicuro?”) e il bambino ingenuo (che fa le domande apparentemente stupide, ma spesso smaschera le convinzioni sbagliate).
Sezioni
- Grandezze fisiche e unità di misura
- Stime di Fermi
- Trigonometria e misurazioni indirette
- Vettori: operazioni e componenti
- Le forze come vettori
- Equilibrio statico
- Fluidostatica: pressione e leggi fondamentali
- Il principio di Archimede
- Cenni di fluidodinamica