Fisica Ingenua Dott G Casini Cos la fisica

Fisica Ingenua Dott. G. Casini

Cos’è la fisica ingenua? La fisica ingenua o spontanea è … Prima di dare una definizione Paolo Bozzi inizia con una rassegna delle prime ricerche sull’argomento.

Benny Shannon 1976 • Articolo Aristotelianism, Newtonianism and the physic of the layman • Domande a studenti della Stanfrod University non iscritti ad alcun corso di fisica sulla caduta dei gravi, del tipo: – Quanto tempo spende la palla a percorrere metà del percorso di caduta, posto che impieghi x secondi? • • Meno di x/2 X x/2 Più di x/2

Shannon • Dalle risposte abbiamo un 20% di aristotelici e un 60% di newtoniani – Posto che una palla di 4 chili raggiunge il terreno in z secondi, quanto impiegherà a cadere dalla stessa altezza una palla di 2 chili? • 2 z • Z • Fra z e 2 z • In questo caso abbiamo ben il 60% di aristotelici e il 20% di newtoniani

Come interpretiamo? • Può darsi che la gente quando dimentica la fisica imparata a scuola si fidi di ciò che vede nelle comuni occorrenze della vita e fondi lì le sue teorie alternative • Può darsi che le nostre percezioni tradiscano la realtà fisica e ci forniscano dati empirici illusori? • È da escludere che le persone conoscano Aristotele più di quanto conoscano la fisica

Cos’è la fisica ingenua? • La fisica ingenua è un sistema di credenze, sommerso ma molto più coerente di quanto non si sospetti comunemente, intorno alle proprietà degli oggetti inanimati che popolano il mondo della nostra esperienza • Un sistema di rapporti che connette quelle credenze fra loro e al nostro modo di percepire gli eventi del mondo esterno, al modo di apparire delle proprietà fisiche delle cose. • In breve: la fisica che formiamo spontaneamente grazie alle esperienze della vita quotidiana

Champagne et al. 1980 1. 2. 3. 4. Una forza quando è applicata a un oggetto, produce movimento Sotto l’influsso di una forza costante, gli oggetti si muovono di velocità costante La grandezza della velocità è proporzionale alla grandezza della forza In assenza delle forze gli oggetti stanno fermi o, se sono in movimento (per aver immagazzinato movimento quando le forze agivano su di essi) essi rallentano (e consumano il momento immagazzinato. • Uno studente su cinque crede che un grave assuma istantaneamente la velocità di caduta • Quattro su cinque credono che un oggetto più pesante cada più rapidamente

Champagne 1980 • Aristotelica: confortable • Newtoniana: esoteric ed and intuitive unfamiliar

Il problema di Aristotele • Come fa una freccia a proseguire dopo che l’arco l’ha scoccata? • Come fa il proietto a proseguire dopo che il proiettore ha terminato la sua azione? • Aristotele si affida a due spiegazioni che coinvolgono l’aria come motore per il prolungamento dell’azione del proiettore • Giovanni Buridano postula l’esistenza dell’impetus

1980 Mc. Closkey • Disegnare la traiettoria di uscita dal tubo di una pallina che viene iniettata con un soffio di aria compressa nel punto indicato dalla freccia

Pendolo • Disegnare la traiettoria della sfera lasciata dal pendolo

Aereo • Disegnare la traiettoria della sfera lanciata dall’aereo e la posizione dell’aereo al momento in cui la sfera tocca terra

Lancio e caduta • Disegnare la traiettoria della sfera che cade dal muro

L’impetus

Sistemi di riferimento

Sd. R

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Cos’è la fisica ingenua? • Impariamo la fisica dopo aver già vissuto anni di esperienze nella vita quotidiana • Le concezioni sul mondo che ci siamo formati con l’esperienza costituiscono la fisica ingenua • Esempi: – La caduta dei gravi è un moto uniforme – I gravi più pesanti arrivano prima al suolo – Una velocità costante è prodotta da una forza costante; terminata l’azione della forza il moto si “consuma” e si estingue – La teoria dell’impeto di G. Buridano

… e la Fisica • Il metodo scientifico cerca risposte valide per spiegare classi più generali di fenomeni, che formano il paradigma più valido. Eppure non insegniamo direttamente la meccanica quantisitica relativistica… g c h

Fisica e fisica ingenua • Quando forniamo i concetti iniziali dobbiamo usare il linguaggio di senso comune: i concetti i della fisica si innestano quindi su quelli della fisica ingenua • Il compito dell’insegnante è condurre ad un ampliamento dei concetti preesistenti • È un dato di fatto che spesso i concetti di Fisica Ingenua sono molto resistenti all’istruzione scolastica

Introduzione: tipologie di problemi • Dobbiamo iniziare dalle esperienze osservabili nella realtà quotidiana, che si agganciano alle conoscenze acquisite spontaneamente … • Anche la relatività o la meccanica ondulatoria devono essere comprese in relazione alla Fisica che descrive l’esperienza quotidiana (si pensi alla dualità onda corpuscolo) • Questo perché “capire” vuol dire essere capaci di simulare mentalmente il fenomeno osservato. La simulazione diviene la nostra “spiegazione” del fenomeno con la quale cerchiamo di prevederne l’evoluzione. Migliore è la simulazione mentale, maggiore la comprensione (vedi la foto del cannone di Buridano)

Perché la FI resiste? • È mia opinione che si possano distinguere due atteggiamenti: 1) Allo studente interessa far evolvere la sua conoscenza dal livello di senso comune a quello scientifico – La concezione scientifica (e quindi quella scolastica) è accettata e riconosciuta come più ampia, profonda e generale nello spiegare i fenomeni

Perché la FI resiste? 2) Allo studente non interessa far evolvere la sua conoscenza dal livello ingenuo perché: – L’interesse è convogliato solo sul profitto scolastico (il voto) mentre imparare qualcosa è secondario: dovremmo interrogarci e interrogarli su questo punto – La concezione scolastica-scientifica non gode di particolare apprezzamento e viene vissuta come un’inutile fatica per sostituire concezioni che “funzionano” con altre più astruse • Nel secondo caso l’allievo forma una concezione scolastica parallela, utile per interrogazioni ed esami, mantenendo le sue concezioni ingenue (perché non impara)

Il Metodo scientifico • OSSERVAZIONE di un fenomeno naturale • IPOTESI sul fenomeno • Ideazione di un ESPERIMENTO che: – isoli il fenomeno – sia riproducibile – permetta di verificare o confutare l’ipotesi • deduzione di una LEGGE FISICA, scritta attraverso “il linguaggio della geometria e della matematica ” Galileo Galilei TFA Laboratorio di Fisica

“Non fidatevi troppo dei risultati di un esperimento, a meno che non siano confermati dalla teoria. ” Sir Arthur Eddington

Il metodo scientifico Osservatore conoscenza Ipotesi confermata: modifica della conoscenza Interpretazione dei risultati Quesito sulla relatà Ipotesi non confermata Ideazione di un esperimento di verifica Previsione sui fenomeni Ipotesi di spiegazione