Fisica generale - Appunti

Modello fisico

Ogni osservazione di un fenomeno costituisce un caso a sé stante, una particolare istanza del fenomeno osservato. Ripetere le osservazioni vuol dire moltiplicare le istanze e raccogliere altri fatti, cioè altre misure. Le diverse istanze saranno certamente diverse l'una dall'altra nei dettagli, anche se nelle loro linee generali ci dicono che il fenomeno, a parità di condizioni, tende a ripetersi sempre allo stesso modo.

Se vogliamo fare un discorso di carattere generale, occorre sfrondare le varie istanze dalle loro particolarità e trattenere solo quello che è rilevante e comune ad ognuna di esse, fino ad aggiungere al cosiddetto modello fisico.

è una versione approssimata del sistema effettivamente osservato, e il suo impiego indiscriminato presenta dei rischi, ma ha il vantaggio della generalità e quindi dell'applicabilità a tutti i sistemi di quel tipo.

La costruzione del modello fisico è certamente la fase meno formalizzata del processo che porta alla formulazione di leggi quantitative e di teorie. Il modello fisico ha la funzione fondamentale di ridurre il sistema reale, e la sua evoluzione, ad un livello astratto ma traducibile in forma matematica, utilizzando definizioni delle grandezze in gioco e relazioni matematiche già note fra di queste. Tale traduzione può anche avvenire automaticamente, come dimostrano i molti programmi usati per la simulazione al calcolatore dei fenomeni più disparati.

Il modello matematico, che ovviamente si colloca ad un livello di astrazione ancora superiore a quello del modello fisico, è al massimo livello di astrazione nel processo conoscitivo.

è costituito normalmente da equazioni differenziali che, quando non siano risolvibili in maniera esatta, devono essere semplificate opportunamente o risolte, più o meno approssimativamente, con metodi numerici, al calcolatore. Si ottengono in questo modo delle relazioni analitiche o grafiche fra le grandezze in gioco che costituiscono la descrizione dell'osservazione iniziale.

Tali relazioni, oltre a descrivere l'osservazione, possono condurre a nuove previsioni. In ogni caso esse sono il prodotto di un processo che comprende:

• diverse approssimazioni nella costruzione del modello fisico
• nelle relazioni utilizzate per costruire il modello matematico
• nella soluzione del modello matematico

La soluzione del modello matematico va quindi controllata, per vedere con quale approssimazione riesce a rendere conto dei risultati dell'osservazione iniziale e se le eventuali previsioni si verificano effettivamente e con quale precisione. Questo può venire detto solo

dall’esperienza e quindi la verifica della descrizione chiude un ciclo, chiamato ciclo conoscitivo. Gli errori sperimentali modifica.

In ogni procedimento di misura di una quantità fisica, la misura è inevitabilmente accompagnata da una incertezza (errore, o barra di errore) sul valore misurato. Questo errore non deriva da "sbagli" nel procedimento di misura, ma dalla natura stessa dei procedimenti di misura.

In un esperimento, infatti, non è mai possibile eliminare un gran numero di fenomeni fisici che possono causare piccole "incertezze", alcune di carattere casuale, altre

Di natura sistematica (ad esempio, gli errori di taratura in un righello, o in una bilancia analitica). Le fluttuazioni casuali sono alla base dello studio di queste incertezze. Quando si fa una misura, quindi, si deve procedere alla stima dell'incertezza ad essa associata, o, in altre parole, alla stima dell'errore sulla misura.

L'incertezza indica l'intervallo di valori entro il quale si garantisce che, ripetendo la misura nelle stesse condizioni, il risultato resti costante. Quindi, un'incertezza di ± 2 sul 4 indica un intervallo di valori che va da 2 a 6. Naturalmente, se comprendiamo un intervallo di valori più grande della grandezza che misuriamo, essa perde di significato.

In generale, si utilizza come incertezza la risoluzione dello strumento, anche se si possono scegliere anche altri valori. Ad esempio, se effettuiamo una misura col dinamometro e vediamo che la molla oscilla fra due divisioni della scala, scegliamo come incertezza 2 divisioni, ecc...

relativa è un numero adimensionale. Ad esempio, il dato G=(10±1) um avrà come incertezza relativa 1/10=0,1, ossia il 10%. Le incertezze però si propagano quando i dati afflitti da incertezze vengono utilizzati per effettuare dei calcoli, secondo delle precise regole dette della propagazione delle incertezze.

Sistemi di unità di misura modificaAttualmente, il sistema di unità di misura universalmente accettato dai fisici di tutto il mondo è il sistema internazionale (SI); altri sistemi

statisticaElettromagnetismoRelatività Meccanica relativisticaMeccanica quantistica Meccanica classicaStaticaCinematicaDinamica (fisica)

1. Elettrostatica
2. Elettrodinamica
3. Magnetismo
4. Ottica
5. Relatività
6. Relatività speciale
7. Relatività generale
8. Meccanica Quantistica