Roberto Cadeddu classe II sez. C Metodo sperimentale La prima tappa è l’osservazione e la focalizzazione del problema da analizzare Osservazione del fenomeno Scelta delle grandezze Per lo studio quantitativo del fenomeno è necessario scegliere le grandezze Formulazione di ipotesi Le ipotesi sono la parte fondamentale del metodo sperimentale Esperimento controllato Vengono poste a verifica le ipotesi formulate precedentemente NO L’ipotesi è giusta? E’ la più logica domanda che ci si pone dopo l’esperimento di verifica SI L’ipotesi diventa legge Se la risposta è si, l’ipotesi confermata diventa una legge della fisica Roberto Cadeddu classe II sez. C

Roberto Cadeddu classe II sez. C Galileo Galilei Galileo Galilei (1564 - Firenze 1642), fisico, astronomo e filosofo della natura, diede un impulso fondamentale allo sviluppo della scienza affermando la necessità della sperimentazione come metodo di ricerca; assieme all'astronomo tedesco Keplero diede inizio alla rivoluzione scientifica culminata nell'opera di Isaac Newton. Il disaccordo con l'autorità ecclesiastica, in seguito alla sua adesione alle tesi copernicane, l'obbligo di abiurare e la condanna che ne seguì segnarono una tappa fondamentale nella storia del pensiero scientifico. Fu professore di matematica a Pisa e a Padova, dove realizzò numerosi esperimenti che lo condussero alla scoperta delle leggi sulla caduta libera dei gravi; studiò il moto dei pendoli e alcuni problemi di meccanica. Aderì alla teoria copernicana sin dal 1597 e, in contrapposizione alla concezione geostatica del cosmo elaborata da Tolomeo, addusse una teoria delle maree che assumeva il movimento della Terra. Roberto Cadeddu classe II sez. C

Roberto Cadeddu classe II sez. C Dopo l'invenzione del cannocchiale e la pubblicazione delle sue scoperte nel 1610, divenne matematico e filosofo di corte a Firenze, dove, libero dagli impegni dell'insegnamento, si dedicò alla ricerca e alla stesura delle sue opere. Nel 1614, in seguito alla denuncia di un sacerdote rispose con una lettera in cui affermava che il conflitto tra il pensiero scientifico e l'interpretazione dei testi sacri non era sintomo di una duplice verità, bensì di una non corretta interpretazione di questi ultimi e che sarebbe stato un grave errore elevare qualsiasi posizione scientifica a dogma della Chiesa, così com'era avvenuto per la teoria aristotelica o per il sistema tolemaico. Nel 1630 il suo lavoro sulle maree ricevette il visto per la stampa dai censori della Chiesa di Roma e fu pubblicato due anni dopo col titolo Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo. Nonostante due visti ufficiali, Galileo venne convocato a Roma dall'Inquisizione, che lo processò per "grave sospetto di eresia": costretto ad abiurare, venne condannato al carcere a vita, commutato negli arresti domiciliari permanenti ad Arcetri. Roberto Cadeddu classe II sez. C

1ªFase: Osservazione del fenomeno Come fenomeno sceglieremo la caduta di un oggetto. E’ palese a tutti quanto sia complesso il movimento di caduta di una piuma che è “sorretta” nella sua caduta. Per questo sarà più facile esaminare il moto di caduta di un oggetto sferico e pesante che subisce meno l’influsso dell’attrito dell’aria nel suo movimento. Andremo quindi ad esaminare il moto di caduta di una sfera metallica. Il primo ad avere l’intuizione dell’attrito dell’aria fu , al quale si deve la realizzazione del metodo sperimentale. Galileo Galilei Roberto Cadeddu classe II sez. C

2ªFase: Scelta delle grandezze Ad esempio nel caso da noi scelto della caduta di una sfera metallica le grandezze da scegliere sono il tempo di caduta e lo spazio percorso, per poi domandarci in che modo lo spazio percorso dipende dal tempo. E’ necessario perciò ricorrere ad opportuni dispositivi che ci permettano di misurare sia lo spazio sia il tempo con quanta più precisione possibile, per una maggiore correttezza delle misure del fenomeno. Proprio per questo la misura diventa un fattore fondamentale dell’osservazione. Roberto Cadeddu classe II sez. C

3ªFase: Formulazione di ipotesi Nella maggior parte dei casi le ipotesi che vengono formulate dopo un’attenta analisi quantitativa di un fenomeno sono dovute ad esperienze precedenti, è infatti raro che sia giusta la prima ipotesi formulata. Le ipotesi svolgono un ruolo fondamentale nello sviluppo di tutta la scienza, infatti senza di esse le future ricerche mancherebbero di obiettivi e di orientamenti. Nel nostro caso possiamo formulare due ipotesi: a) lo spazio percorso e il tempo di caduta sono direttamente proporzionali; b) lo spazio percorso e il quadrato del tempo di caduta sono direttamente proporzionali. Roberto Cadeddu classe II sez. C

4ªFase: Esperimento controllato Nel nostro caso è opportuno mettersi in condizioni in cui la resistenza dell’aria sia nulla, ovvero si deve sperimentare in un ambiente in cui è stato fatto il vuoto. Naturalmente se ciò non è possibile è preferibile usare oggetti sferici che hanno un minore attrito con l’aria. Per verificare le ipotesi è necessario un esperimento sul piano quantitavo: stabilire un’altezza precisa e misurare il tempo di caduta del grave. Sarà poi necessario ripetere con diverse altezze questo esperimento per sapere se l’altezza è direttamente proporzionale al tempo o al quadrato del tempo. Roberto Cadeddu classe II sez. C

5ªFase: L’ipotesi diventa legge L’ipotesi se confermata dell’esperimento controllato diventa legge. Altrimenti è necessario formulare altre ipotesi e ripetere il procedimento. Nel nostro caso risulta verificata la seconda ipotesi (b) per cui la legge fisica sarà: Nel caso della caduta di un grave nel vuoto, o comunque in condizioni in cui l’attrito dell’aria sia minimo, si trova che lo spazio percorso dal grave è direttamente proporzionale al quadrato del tempo di caduta; inoltre la relazione è indipendente dal peso del grave. Roberto Cadeddu classe II sez. C