LA SCIENZA E IL SUO METODO Lezioni in

LA SCIENZA E IL SUO METODO Lezioni in anteprima

Lezione 1 IL METODO SPERIMENTALE Dalla magia alla scienza Per cercare di dare una spiegazione ai diversi fenomeni naturali che osservavano, i nostri antenati avevano trovato risposte magiche e mitologiche: Sole = carro infuocato che attraversa il cielo Fulmini = segnali lanciati da un Dio adirato che vive sulle nuvole Arcobaleno = via d’accesso verso altri mondi Risposte che NON RICHIEDEVANO PROVE e alimentavano la SUPERSTIZIONE e il SENSO di PAURA nei confronti della natura.

I filosofi dell’antica Grecia furono i primi a spiegare i fenomeni naturali attraverso l’OSSERVAZIONE e il RAGIONAMENTO MA le risposte NON prevedevano la realizzazione di ESPERIMENTI Il primo scienziato a mettere in dubbio questo metodo fu Leonardo Da Vinci nel Millecinquecento.

Galileo Galilei e il metodo sperimentale Galileo Galilei è stato il primo a comprendere che, per spiegare i fenomeni naturali, è necessario: 1. compiere delle OSSERVAZIONI 2. elaborare IPOTESI 3. effettuare PROVE per verificarle attraverso ESPERIMENTI Il lavoro di indagine e sperimentazione ideato da Galileo è detto METODO SPERIMENTALE o METODO SCIENTIFICO

Le fasi del metodo sperimentale: un esempio 1. OSSERVAZIONE DI UN FENOMENO Un cubetto di ghiaccio tolto dal freezer fonde. 2. FORMULAZIONE DI UN’IPOTESI Il cubetto fonde perché la temperatura dell’ambiente è maggiore di quella del freezer. Considero gli aspetti dell’osservazione che portano a fare una previsione: se si mette l’acqua al freddo si ghiaccia? 3. REALIZZAZIONE DI UN ESPERIMENTO PER VERIFICARE L’IPOTESI Con il materiale necessario (contenitori, acqua, frigorifero) allestisco l’esperimento per verificare le conseguenze dell’ipotesi. 4. RACCOLTA DEI DATI Con la strumentazione opportuna (termometro) rilevo la temperatura all’interno del frigorifero e del freezer. 5. CONFERMA O ABBANDONO DELL’IPOTESI Dall’analisi dei risultati confermo l’ipotesi dell’acqua che si ghiaccia nel freezer e abbandono quella dell’acqua che si ghiaccia in frigorifero.

Caratteristiche degli esperimenti da allestire: 1. Devono essere RIPRODUCIBILI, in modo che altri scienziati possano ripeterli e verificarli. 2. Devono essere ESEGUITI PIÙ VOLTE, per essere certi che il risultato non sia frutto del caso. Quando i dati sperimentali presentano delle REGOLARITÀ possiamo confermare l’ipotesi e trasformarla in LEGGE SCIENTIFICA Le leggi scientifiche NON SONO VERITÀ ASSOLUTE e sono VALIDE FINO A QUANDO ALTRI ESPERIMENTI RIUSCIRANNO A SMENTIRLE

Lezione 2 MISURARE LE GRANDEZZE: lunghezza, superficie e volume Misurare significa confrontare Una GRANDEZZA è una caratteristica di un oggetto che si può MISURARE, che può cioè essere espressa numericamente. Misurare significa CONFRONTARE una grandezza con l’UNITÀ DI MISURA scelta, e vedere quante volte questa è contenuta nella grandezza L’UNITÀ DI MISURA è una grandezza dello stesso tipo di quella che vogliamo misurare che viene presa come riferimento e a cui si dà il valore 1.

Il sistema internazionale di unità di misura Le GRANDEZZE FONDAMENTALI del S. I. sono sette; dalla combinazione delle unità fondamentali si ottengono le unità di misura delle GRANDEZZE DERIVATE (es: velocità e volume)

Tutte le unità di misura hanno MULTIPLI e SOTTOMULTIPLI che vengono espressi da un prefisso posto davanti al nome dell’unità di misura.

Gli strumenti di misura Per effettuare una misurazione occorre uno STRUMENTO DI MISURA. Ogni strumento di misura è caratterizzato da: 1. SENSIBILITÀ: la più piccola divisione della sua scala. 2. PORTATA: il valore minimo e massimo che esso può misurare.

• La misura della LUNGHEZZA di un oggetto si ottiene confrontando l’oggetto con il metro; Modo diretto: righello o metro a nastro Modo indiretto: teodolite o puntatore laser • Per misurare la SUPERFICIE di un oggetto si utilizza come unità di misura il metro quadrato (m 2), unità di misura derivata. • Per misurare il VOLUME di un oggetto si utilizza come unità di misura il metro cubo (m 3). Per esprimere il volume delle sostanze liquide si utilizza la CAPACITÀ, la cui unità di misura è il litro (l). 1 litro = 1 dm 3

Lezione 3 MISURARE LE GRANDEZZE: massa, peso e tempo • La MASSA è la quantità di materia che costituisce un corpo; per misurare la massa di un oggetto si utilizza la bilancia e la sua unità di misura è il chilogrammo (kg). • Il PESO è la misura della forza di gravità che agisce su un corpo; per misurare il peso di un oggetto si utilizza il dinamometro. L’unità di misura del peso è il newton (N). • La DENSITÀ di un oggetto indica quanta massa è contenuta in un certo volume; la densità è una misura indiretta e si ottiene dividendo la massa di un corpo per il volume che occupa. L’unità di misura della densità è il chilogrammo per metro cubo (kg/m 3).

La densità è una proprietà caratteristica di ciascuna sostanza. I corpi con densità maggiore dell’acqua affondano, quelli con densità minore galleggiano.

• Il PESO SPECIFICO è una grandezza simile alla densità che mette in relazione il peso e il volume di una sostanza: indica quanto pesa un certo volume di una sostanza. • Il TEMPO è scandito dai movimenti della Terra e della Luna; si misura utilizzando l’orologio o il cronometro. L’unità di misura del tempo è il secondo. Nell’uso comune si impiegano: minuto = 60 secondi ora (h) = 60 minuti giorno (d) = 24 ore anno = 365 giorni

Misure ed errori Ogni misurazione è soggetta a inevitabili ERRORI che dipendono: 1. dallo strumento utilizzato 2. dalla persona che effettua la misurazione Per determinare il valore vero di una grandezza occorre eseguire diverse misurazioni e calcolarne la media aritmetica (M):

Lezione 4 LA RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DEI DATI I dati che gli scienziati raccolgono nel corso degli esperimenti devono essere accessibili ad altri, confrontabili e visualizzati in modo immediato. Vengono organizzati in TABELLE e rappresentati con GRAFICI, scegliendo la tipologia più adatta al fenomeno studiato. Tipi di grafici: • ideogramma • ortogramma • istogramma • grafico cartesiano • areogramma

A. Ideogramma È una rappresentazione grafica che utilizza un disegno stilizzato o un simbolo che fa comprendere immediatamente a quale tipo di fenomeno si riferiscono i dati considerati. Fornisce però valori approssimati.

B. Ortogramma o diagramma a barre È una rappresentazione grafica che visualizza i dati da rappresentare con una serie di rettangoli di uguale base e di altezza corrispondente al dato da visualizzare.

C. Istogramma È una rappresentazione grafica formata da colonne costruite secondo i criteri dell’ortogramma; le colonne sono affiancate l’una all’altra perché rappresentano la variazione continua di una grandezza.

D. Grafico cartesiano È una rappresentazione grafica che utilizza un sistema di assi cartesiani. Serve per rappresentare la variazione di una grandezza (variabile dipendente) rispetto ad un’altra grandezza (variabile indipendente).

E. Areogramma È una rappresentazione grafica a torta o a quadretti utile per rappresentare dati in percentuale; l’area del grafico corrisponde al valore 100. Numero di alcune specie di cetacei - Area Pelagos, Genova (2009/2010)