Le scienze sperimentali

Fenomeni naturali

• Es: perché il rumore del tuono arriva sempre con un certo ritardo rispetto al lampo del fulmine?

• Compiere un’osservazione scientifica è la prima tappa per studiare un aspetto della realtà dal punto di vista scientifico

Prima del metodo scientifico

Le civiltà della Mesopotamia e dell’Egitto fissarono:

- metodi di numerazione,

- posero le basi della matematica,

- della geometria

- dell’astronomia

Prima del metodo scientifico• I filosofi dell’antica Grecia (Aristotele, IV sec

A.C.) si occuparono di molti fenomeni naturali

– Movimenti nel cielo e sulla terra,

– La luna

– Il suolo

– La nascita di piante e animali

• Non provarono mai le loro affermazioni con esperimenti e dati ricavati da misure

– Ciò poteva portare a conclusioni errate

Il metodo scientifico

• La scienza moderna nasce nel XVII sec.

• Lo studio di un fenomeno scientifico deve avvenire con il metodo sperimentale

• è stato introdotto con

Galileo Galilei (1564-1642)

Le fasi del metodo sperimentale

1. Osservare un fenomeno

2. Formulare un’ipotesi: dare una spiegazione provvisoria di un fenomeno non noto

3. Eseguire un esperimento: prova per confermare un’ipotesi

4. Raccogliere dati

5. Trarre delle conclusioni: se l’ipotesi iniziale è esatta; enunciare un legge

Le scienze sperimentali

La misura delle grandezze

• Grandezza: proprietà della materia che si può misurare

– Lunghezza, massa, temperatura

• Misura di una grandezza: si ottiene verificando quante volte l’unità di misura scelta è contenuta nella grandezza da misurare

• Unità di misura: grandezza di riferimento a cui si assegna valore 1 e con

cui si confrontano tutti

gli altri valori che la

grandezza può assumere

Preciso???

Sistema internazionale di unità di misura S.I.

È il sistema di misura che definisce unità di misura riconosciute e utilizzate in tutto il mondo

• Dalle unità di misura fondamentali derivano le unità di misura derivate

come il m2 e il m3

• per tutte le unità di misura esistono multipli e sottomultipli.

Misura della distanza

Sistema metrico decimale

La misura del volume• Il volume è la quantità di spazio che occupa un

corpo

Misura del volume • Oggetto di forma regolare: formula geometrica

• Liquido: recipiente graduato

• Solido non geometrico: metodo dello spostamento d’acqua

Misura della massa• Massa: quantità di materia che compone un corpo

• È costante

• L’unità di misura è il kg e lo strumento è la bilancia

Errori di misura

Misura del peso• Peso: misura della forza di gravità che la terra o

un altro pianeta esercita su un corpo attirandolo verso il proprio centro

• Varia: dipende da dove si trova il corpo (luna, terra, mare, montagna)

• L’unità di misura è il newton (N) o il chilogrammo-peso (kg-peso);

• 1 kg-peso = 9,8 N

• lo strumento è

il dinamometro

Luna = 1/6 Terra

Densità• Densità: rapporto tra massa di un corpo e il

suo volume

• d = m : V m = d x V V = m : d

• kg/ dm3(l); g/ cm3(ml); t/m3

Peso specifico

• Rapporto tra il peso di un corpo e il suo volume

• ps = P : V P = ps x V V = P : ps

• kg/ dm3(l); g/ cm3(ml); t/m3

Misura del tempo

• Si misura con orologi atomici

• 1 ora = 60 minuti

• 1 minuto = 60 secondi

• I multipli vanno di sessanta in sessanta

• I sottomultipli seguono il sistema decimale

Misura del tempo nell’antichità –

la prima scienza esatta

• Ad un periodo di luce seguiva un periodo di buio

• Luce del giorno: per sapere quanto tempo aspettare prima di riprendere un’attività (caccia, semina ecc)

• Luna: orologio naturale e calendario naturale per marcare il tempo (ciclo di 29 giorni)

Misura del tempo nell’antichità –

la prima scienza esatta• Antichi egizi tre tipi di calendario (6000 anni fa)

– Calendario lunare

– Calendario agricolo solare

– Calendario astronomico

• Mesopotamia: nascita astronomia

• Babilonesi: utilizzo meridiana

• Anticha Grecia, Cina, Roma, Alessandria: clessidra

(prima ad acqua poi a sabbia)

• Fine XIII secolo: primi orologi meccanici

Da Aristotele a GalileiAristotele (384 a.C.)

• Primo pensatore dell’antica Grecia

• Studio dei fenomeni naturali con rigore logico

• Classificazione piante e animali

• Astronomia, fisica, politica, morale

• Incorse in alcuni gravi errori, rimasti immutati nella scienza ufficiale per circa 1800 anni

– Generazione spontanea della materia

– Caduta dei corpi: corpi pesanti cadono più velocemente a terra di quelli leggeri

– Terra al centro dell’universo (teoria geocentrica)

Da Aristotele a Galilei

Nicola Copernico (XVI secolo) astronomo polacco

• Mise in discussione la fondatezza della teoria geocentrica, sostenuta anche dalla Chiesa

• Propone la teoria eliocentrica

Da Aristotele a GalileiGalileo Galilei (Pisa, 1564)

• Studio di fenomeni fisici, astronomici, perfeziona il cannocchiale, inventore di un termometro

• Esperimenti sulla caduta dei corpi

• Dimostra l’infondatezza dei principi di Aristotele

– Tutti i corpi cadono alla stessa velocità qualunque sia il loro peso

Da Aristotele a Galilei

• Scopre leggi accelerazione e oscillazione pendolo

• Scopre quattro satelliti Giove

• Macchie solari e fasi di Venere

• Introduce un nuovo metodo di fare scienza, il metodo scientifico, basato sulla ragione e svincolato dalla religione e dalla tradizione

• La natura è scritta in linguaggio matematico

Da Aristotele a Galilei• Sostenitore della teoria copernicana

• Entra in contrasto con la Chiesa (in accordo con la teoria aristotelica)

• Posto sotto processo dal Sant’Uffizio e condannato al carcere

• Minacciato di tortura nel 1633 Galileo è costretto ad abiurare

• Passa il rimanente tempo della sua vita nella propria casa ad Arcetri dove muore nel 1642

Matematica e scienze