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Il metodo Galileano
Secondo il metodo galileiano, ogni fenomeno naturale (fisico), quando è possibile, va isolato dal suo contesto eschematizzato nei suoi tratti essenziali. Esso si basa su due caratteristiche fondamentali:
- Schematizzazione: togliere o eliminare fattori per rendere semplice le operazioni e prendere aspetti essenziali e darne una descrizione
- Riproducibilità: occorre che i risultati possano essere poi riottenuti da tutti gli sperimentatori, sia perché il fenomeno possa in tal modo, facilmente, essere riprodotto in ambiente particolarmente adatto.
Per realizzare tale programma si devono definire quelle che sono chiamate le "grandezze caratteristiche del fenomeno", una volta individuate il passo successivo è quello di effettuare su di esse un'operazione di misura. Una grandezza suscettibile di misura viene detta "grandezza fisica" e l'insieme delle operazioni necessarie per effettuare una misura si chiama
“operazione metrica”.Così l’altezza e la massa del corpo in caduta,per cui è possibile misurarle,sono grandezze fisiche;mentre simpatia ol’intelligenza non sono grandezze fisiche.L’operazione di misura delle «grandezze fisiche caratteristiche» di un fenomeno fornisce quindi un insieme di dati sperimentali (una tabella di numeri) che danno una caratterizzazione estremamente sintetica del fenomeno stesso.Infine si costruisce una Teoria Fisica o modello mentale per fare previsioni che si confrontano con l’esperienza.Esiste un particolare tipo di linguaggio che è sintetico e non ambiguo e quindi particolarmente adatto ad esprimere concetti fisici. Esso è il linguaggio della matematica. Tutto ciò che è scritto in maniera sintetica in una formula matematica, i suoi simboli siano esattamente definiti, può senza dubbio essere espresso nei termini del linguaggio comune; viceversa, con esso si può
sostituire il contenuto di mezza pagina in linguaggio comune con una formula di un rigo. Alla fine si riassociano le grandezze matematiche alle grandezze fisiche e si va quindi a verificare nel mondo reale, il mondo dell'esperienza, se i risultati teorici previsti sono corretti, ove così non fosse, è necessario cercare l'anello debole della catena. Tutte le grandezze fisiche, tranne poche eccezioni, possono essere misurate tramite il "metodo operativo". Le grandezze caratteristiche adatte a descrivere un particolare fenomeno si dividono in: 1) Grandezze fondamentali (creati dai fisici convenzionalmente) 2) Derivate (derivate da quelle fondamentali) Per effettuare la misura di queste grandezze è necessario scegliere una "unità fondamentale", o campione, e poi confrontare le grandezze da misurare con l'unità fondamentale. Non tutte le lunghezze possono essere misurate mediante confronto diretto col campione, ad esempio se siVuole misurare la distanza tra la Terra e la Luna.
Il campione internazionale di lunghezza è una barra di platino-iridio chiamato <<metro campione>>, custodito presso l'Ufficio Internazionale di Pesi e Misure di Parigi. Esso corrisponde circa ad un decimilionesimo della distanza dal polo all'equatore lungo il meridiano passante per Parigi. La sua abbreviazione è "m"; data l'impossibilità e il costo eccessivo per confrontare la misurazione effettuata a Parigi con il metro campione, nel 1983 è stata adottata per accordo internazionale una definizione di metro indipendente da ogni campione. Il metro è la lunghezza del tratto percorso dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo di 1/299792458 di secondo.
Gli intervalli di tempo possono essere misurati usando particolari fenomeni per definizione, "periodici", come fenomeno periodico-caratteristico fu scelta la rotazione della Terra attorno al suo asse.
E l'unità di tempo fuscelto il "il secondo solare medio" con la sua abbreviazione "s". Il periodo di rotazione della Terra non è rigorosamente costante, per tale motivo nel 1960 fu deciso di adottare come anno standard il 1900.
Una volta scelte le grandezze fondamentali e le loro unità di misura mediante opportuni campioni, possiamo da queste definire le unità di misura delle grandezze fisiche; le grandezze derivate come la velocità (v), l'accelerazione (a), sono dette tali perché si esprimono per mezzo di quelle fondamentali:
- V = Lunghezza = L * Tempo
- A = V = L = L * Tempo^2 / Tempo