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Che cos'è la fisica? Sicuramente non c'è un'unica risposta a questa domanda. L'etimologia stessa della parola, che deriva da un termine greco che significa "naturale". La fisica è lo studio della natura, il fisico, in ultima analisi, cerca di capire come funziona il mondo in cui viviamo.
La scienza ci educa all'onestà intellettuale, perché ci costringe a selezionare le affermazioni non in base a quanto ci piacciono, ma in base alla loro capacità di accordarsi con i fatti. La scienza ci insegna ad avere una grande apertura mentale e sviluppa il nostro senso critico.
Di seguito sono riportati alcuni consigli pratici per uno studio della fisica più proficuo. Sia chiaro che non esiste un unico metodo di studio valido per tutti. Ciascuno deve, con un po' di buon senso, adottare quelli che ritiene più idonei alla propria personalità.
1. Studiare poco alla volta. Quando si studia la fisica si acquisiscono dei concetti che poi vengono pian piano assimilati. Uno degli errori più comuni e più gravi che fanno molti studenti è quello di smettere di studiare fisica dopo un'interrogazione o un compito in classe, e riprendere solo nell'imminenza della verifica successiva. Lo studio fatto in questo modo non serve praticamente a niente.
Questo è vero per tutte le materie, ma soprattutto per materie scientifiche come la fisica. Nelle materie umanistiche, al livello della scuola media superiore, è spesso molto importante la quantità di nozioni che si conoscono. Lo studio in campo scientifico invece è molto più incentrato sulla profondità della comprensione (pur essendo comunque importante anche l'ampiezza delle conoscenze).
2. Quando studiare? La cosa migliore è studiare dopo ogni lezione riorganizzando in modo comprensibile gli appunti presi schematicamente in classe. Spesso, nei propri appunti, si ritrovano parole che, nel momento in cui sono state scritte, avevano un importante significato ma che, a distanza di qualche tempo, non ci dicono più nulla.
3. Che cosa studiare? Come prima cosa, non studiare solo sul libro o solo sugli appunti, ma su entrambi. Sicuramente tra libro e lezione ci saranno delle differenze. Queste differenze talvolta disorientano qualche studente, perché non sa se deve "assimilare" l'uno o gli altri. Si consiglia di studiare su più di un libro, e di sfruttare in modo intelligente anche gli strumenti informatici.
4. Come studiare? Molto meglio lavorare sodo e senza interruzioni per cinquanta minuti e prendersi dieci minuti di pausa alla fine piuttosto che prendersi dieci pause da un minuto ogni cinque minuti. È utile fare una prima lettura piuttosto veloce, tanto per inquadrare l'argomento e costruirsi una specie di mappa mentale. Successivamente si passa ad una lettura più accurata, in cui si sistemano al loro posto le varie tessere del mosaico. Studiare con carta e penna, rifare tutti i passaggi cercando di capirli. Controllare i rimandi a formule contenute in altre pagine. Ripetere con parole proprie quello che si è letto.
5. Fare attenzione al linguaggio. Nella scienza, e in fisica in particolare, si usano spesso termini che si usano anche nel linguaggio comune, ma con un significato più ristretto e preciso, o comunque diverso. Termini come forza, energia, coppia, lavoro, e tanti altri, hanno in fisica un significato sensibilmente diverso da quello che si incontra in contesti non scientifici. L'abitudine a scegliere attentamente le parole da utilizzare è un importante aspetto educativo dello studio della fisica.
6. Le formule. Ce ne sono di diversi tipi, ma i più importanti sono due. Il primo obiettivo che ci si deve porre è capire a quale tipo appartiene la formula che si sta esaminando. Il primo tipo è costituito dalle definizioni. Queste non hanno alcun contenuto fisico, sono semplicemente una risposta alla nostra esigenza di dare un nome alle cose, per economia di pensiero e di linguaggio. Prendete, ad esempio la formula dell’ energia cinetica.
Non ci dice nulla su come funziona il mondo. Semplicemente introduce un nuovo concetto, quello di energia cinetica, che risulterà utile in seguito: è una definizione. Le definizioni vanno semplicemente memorizzate. Bisogna fare attenzione solo ad una cosa, e cioè che talvolta, per esigenze didattiche, si introducono dapprima definizioni semplificate, che valgono in circostante particolari, e solo in seguito si generalizzano. Occorre dunque capire bene in quali condizioni valgono le definizioni studiate. Un esempio classico è costituito dal concetto di lavoro. Quasi sempre, esso viene definito dapprima come il prodotto scalare tra forza e spostamento.
Questa definizione è valida solo quando sono soddisfatte due condizioni ben precise (forza costante e moto rettilineo). La definizione più generale è molto più complicata e viene introdotta solo in seguito. Il secondo tipo di formule è costituito dalle leggi fisiche. Queste, al contrario delle definizioni, danno informazioni su come funziona la natura. Anche in questo caso è importante capire bene quali sono le circostanze in cui la legge (condensata nella formula) può essere applicata. La cosa più importante da fare, quando si incontra una formula di questo tipo, è cercare di capire che cosa vuole dire, qual è l’informazione in essa contenuto. A questo proposito è fondamentale verbalizzare, cioè esprimere a parole una legge fisica, e non limitarsi a memorizzare la formula che la condensa. Per fare un esempio si consideri la seconda legge della dinamica questa formula contiene molte informazioni:
a. L'accelerazione di un corpo ha sempre la stessa direzione e lo stesso verso della risultante di tutte le forze che agiscono sul corpo.
b. L'accelerazione di un corpo ha un modulo che è direttamente proporzionale al modulo della forza risultante.
c. Il valore del rapporto tra il modulo della forza risultante e il modulo dell'accelerazione dipende dal corpo, è una sua caratteristica importante, talmente importante che le si dà un nome: massa inerziale. Questa è proprio la definizione di massa inerziale.
7. Fare attenzione ai legami. Tener presente che i concetti vengono necessariamente esposti uno alla volta, ma non basta apprendere i singoli concetti occorre anche comprendere quali relazioni ci sono tra di essi. Questo richiede uno sforzo attivo da parte dello studente.
8. Diventare insegnanti. Il miglior modo per capire veramente la fisica è quello di insegnarla. Una buona tecnica è quella di studiare insieme ad un compagno suddividendosi il lavoro, e successivamente esporlo. Chi spiega deve cercare di essere chiaro e convincente, e deve prepararsi in modo da essere in grado di rispondere alle possibili domande dell'altro.
9. Fare esercizi. Quasi tutti gli studenti che hanno difficoltà in fisica dicono: "Io la teoria la capisco, ma non riesco a fare gli esercizi". Per molti, evidentemente, "capire" vuol dire "essere in grado di ripetere". Ma in realtà "capire" la fisica vuol dire qualcosa di completamente diverso: vuol dire appropriarsi di qualche strumento concettuale e saperlo usare per interpretare correttamente quello che avviene in certe situazioni.
10. Come affrontare gli esercizi? I consigli che seguono riguardano il modo di affrontare gli esercizi:
a. Leggere attentamente il testo. Cercare di capire quali fenomeni fisici sono coinvolti. Ad esempio, se si tratta di un problema di cinematica, di quale tipo di moto si tratta? Assicurarsi di capire bene cosa viene richiesto.
b. Sfrondare l'esercizio. In ogni esercizio di fisica occorre schematizzare la situazione, considerare solo gli effetti più importanti e trascurarne molti altri. In realtà questo è proprio uno dei più importanti aspetti educativi dello studio della fisica: la capacità, in una data situazione, di andare diritti al nocciolo del problema, senza lasciarsi distrarre da aspetti secondari. In molti problemi di meccanica un corpo che si muove viene schematizzato come un "punto materiale", cioè come un corpo dotato di massa ma privo di dimensioni: questo semplifica enormemente lo studio del moto. In molti casi si trascura l'attrito perché si tratta di un fenomeno complicato. Se lo si considerasse, il problema diventerebbe molto più difficile, e comunque in molti casi il risultato che otteniamo trascurandolo è in discreto accordo con i dati sperimentali, il che indica che, sotto certe condizioni (ad esempio velocità non troppo elevate, o masse non troppo piccole) l'attrito non svolge un ruolo molto importante. A volte è il testo stesso dell'esercizio che indica esplicitamente di trascurare alcuni effetti, ma spesso questa decisione è lasciata allo studente.
c. Fare un disegno. Quasi sempre un disegno aiuta moltissimo a capire la situazione, a tenere sotto controllo quello che succede, ad identificare le grandezze rilevanti. Spesso gli studenti sottovalutano l'importanza di questo strumento, che invece è davvero molto utile. Non importa che il disegno sia particolarmente preciso.
d. Provare ad immaginare l'ordine di grandezza del risultato.
e. Scrivere i dati e le incognite. Scegliere un simbolo chiaro per ciascuna delle quantità rilevanti per il problema. Assicurarsi di non indicare con lo stesso simbolo due cose diverse, e di non indicare la stessa quantità con due simboli diversi. Tenere presente che talvolta ì dati non vengono indicati in modo esplicito, ma vengono descritti in modo velato. Ad esempio, quando si dice che un corpo "parte da fermo", significa che la sua velocità iniziale è zero. Tenere presente inoltre che alcuni dati non vengono forniti perché considerati noti. Ad esempio, in genere valori come la densità dell'acqua, l'accelerazione di gravità, la velocità della luce ecc… non vengono forniti esplicitamente.
f. Scrivere le formule note che riguardano il fenomeno descritto nel problema. Se ad esempio si tratta di un problema che riguarda il moto rettilineo uniformemente accelerato, scrivere le formule di questo moto, e inoltre le definizioni di velocità e di accelerazione. Per far questo, naturalmente, occorre sapere quando, in quali circostanze, le formule possono essere applicate.
g. Tentare di risolverlo. A questo punto tentare di risolvere il problema. Nei casi più semplici si avrà a che fare con una sola formula, in cui sono note tutte le quantità che compaiono, tranne una che è appunto l’incognita. Nei casi meno semplici si tratterà di combinare due o più formule. Il che, da un punto di vista matematico, equivale a risolvere un sistema. Risolvere un esercizio richiede di capire che cosa sta succedendo, quale legge fisica si applica e perché.
h. Sviluppare í calcoli algebricamente. Cioè, usare le equazioni sotto forma letterale, senza sostituire i valori numerici. In questo modo spesso si risparmiano molti calcoli inutili. Altre volte addirittura si riesce ad eliminare qualche grandezza incognita.
i. Se non si riesce ad arrivare ad alcuna soluzione, rivedere la teoria, rileggere attentamente sul libro e sugli appunti i paragrafi che riguardano il fenomeno di cui tratta l'esercizio.
j. A questo punto sostituire i valori numerici, accompagnati dalle rispettive unità di misura. Effettuare il calcolo sia con i numeri sia con le unità di misura. Eventualmente effettuare le opportune trasformazioni di unità di misura per semplificare il risultato o per ottenere l'unità di misura desiderata. Nella maggior parte dei casi è consigliabile trasformare i dati nel sistema internazionale di misura (S.I.).
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"Ciò che sappiamo è una goccia, ciò che ignoriamo un oceano!" Isaac Newton. Essendo impossibile tenere a mente l'enorme quantità di informazioni, l'importante è sapere dove ritrovare l'informazione quando questa serve. U. Eco
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