La fisica è quella scienza che studia in ambito generale i fenomeni naturali legati alla materia inanimata, differenziandosi quindi da altre scienze come la biologia, che si occupa del vivente, o dalla chimica che studia le reazioni chimiche tra differenti sostanze.
La fisica, nel senso attuale del termine, si fa nascere con Galileo Galilei nel XVII secolo, che mette al centro del metodo scientifico l’esperimento e la formulazione di leggi quantitative.
Per parlare della fisica precedente si usa il termine “filosofia naturale” basata principalmente sull’osservazione del fenomeno, con conseguente formulazione di ipotesi e teorie raramente sottoposte a verifica sperimentale.
Da Galileo in poi non ci si accontenta più di osservazioni vaghe e qualitative dei fenomeni, ma si individuano alcune proprietà del fenomeno che si sta studiando , e attraverso la misura si cerca la relazione quantitativa tra loro.
Le proprietà misurabili dei sistemi fisici si chiamano grandezze fisiche, quali spazio, tempo, massa, temperatura.
I fenomeni sono descritti attraverso le relazioni tra grandezze fisiche.Queste relazioni assumono forma quantitativa, cioè matematica , in quanto il risultato di una misura è un numero che rappresenta quella proprietà.
Ad esempio se vogliamo sapere la velocità di una persone che corre, dovremo misurare lo spazio percorso e il tempo impiegato; se ha impiegato 10 secondi per fare 100 m, la relazione
-
(posizione finale meno posizione iniziale) rappresenta lo spostamento o spazio percorso -
(tempo finale meno quello iniziale) rappresenta il tempo impiegato
ci permette di calcolare la velocità dalle misure effettuate
Questa relazione quantitativa mette in relazione le tre grandezze distanza, tempo e velocità.
Il metodo sperimentale canonizzato da Galileo, è stato utilizzato anche in precedenza da altri scienziati.Tra tutti spicca il siracusano Archimede, che già nel III secolo p.e.v. adopera misurazioni ed esperimenti.
Ad esempio il noto “ principio di Archimede” è una legge quantitativa che può essere descritta in forma matematica, e , come le leggi fisiche formulate in tempi più vicini a noi, ha valore predittivo, permette cioè di sapere prima cosa succederà in certe circostanze.
Il principio di Archimede afferma che:
ogni corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l’alto, pari al peso (del volume) del liquido spostato
Un corpo dunque può galleggiare solo se tale spinta è uguale o superiore al peso del corpo stesso (principio di galleggiamento dei corpi).
La scoperta di questo principio è raccontata in un aneddoto.
Vitruvio racconta che Archimede avrebbe iniziato ad occuparsi di idrostatica perché il sovrano Gerone II gli aveva chiesto di determinare se una corona fosse stata realizzata con oro puro oppure utilizzando all’interno altri metalli.
Egli avrebbe scoperto come risolvere il problema mentre faceva un bagno, notando che immergendosi nell’acqua percepiva una spinta verso l’alto. Questa osservazione l’avrebbe reso così felice che sarebbe uscito nudo dall’acqua esclamando EUREKA!, ho trovato!
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