Le scienze sperimentali
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