Fisica Ingenua
Dott. G. Casini
Cos’è la fisica ingenua?
La fisica ingenua o spontanea è …
Prima di dare una definizione Paolo Bozzi inizia
con una rassegna delle prime ricerche
sull’argomento.
Benny Shannon 1976
• Articolo Aristotelianism, Newtonianism and the
physic of the layman
• Domande a studenti della Stanfrod University
non iscritti ad alcun corso di fisica sulla caduta dei
gravi, del tipo:
– Quanto tempo spende la palla a percorrere metà del
percorso di caduta, posto che impieghi x secondi?
•
•
•
•
Meno di x/2
X
x/2
Più di x/2
Shannon
• Dalle risposte abbiamo un 20% di aristotelici e
un 60% di newtoniani
– Posto che una palla di 4 chili raggiunge il terreno
in z secondi, quanto impiegherà a cadere dalla
stessa altezza una palla di 2 chili?
• 2z
•Z
• Fra z e 2z
• In questo caso abbiamo ben il 60% di
aristotelici e il 20% di newtoniani
Come interpretiamo?
• Può darsi che la gente quando dimentica la
fisica imparata a scuola si fidi di ciò che vede
nelle comuni occorrenze della vita e fondi lì le
sue teorie alternative
• Può darsi che le nostre percezioni tradiscano
la realtà fisica e ci forniscano dati empirici
illusori?
• È da escludere che le persone conoscano
Aristotele più di quanto conoscano la fisica
Cos’è la fisica ingenua?
• La fisica ingenua è un sistema di
credenze, sommerso ma molto
più coerente di quanto non si
sospetti comunemente, intorno
alle proprietà degli oggetti
inanimati che popolano il mondo
della nostra esperienza
• Un sistema di rapporti che
connette quelle credenze fra loro
e al nostro modo di percepire gli
eventi del mondo esterno, al
modo di apparire delle proprietà
fisiche delle cose.
• In breve: la fisica che formiamo
spontaneamente grazie alle
esperienze della vita quotidiana
Champagne et al. 1980
1.
2.
3.
4.
Una forza quando è applicata a
un oggetto, produce movimento
Sotto l’influsso di una forza
costante, gli oggetti si muovono
di velocità costante
La grandezza della velocità è
proporzionale alla grandezza
della forza
In assenza delle forze gli oggetti
stanno fermi o, se sono in
movimento (per aver
immagazzinato movimento
quando le forze agivano su di
essi) essi rallentano (e
consumano il momento
immagazzinato.
• Uno studente su cinque crede che
un grave assuma
istantaneamente la velocità di
caduta
• Quattro su cinque credono che
un oggetto più pesante cada più
rapidamente
Champagne 1980
• Aristotelica: confortable
and intuitive
• Newtoniana: esoteric
ed unfamiliar
Il problema di Aristotele
• Come fa una freccia a proseguire dopo che l’arco
l’ha scoccata?
• Come fa il proietto a proseguire dopo che il
proiettore ha terminato la sua azione?
• Aristotele si affida a due spiegazioni che
coinvolgono l’aria come motore per il
prolungamento dell’azione del proiettore
• Giovanni Buridano postula l’esistenza dell’impetus
1980 McCloskey
• Disegnare la traiettoria di uscita dal tubo di una
pallina che viene iniettata con un soffio di aria
compressa nel punto indicato dalla freccia
Pendolo
• Disegnare la traiettoria
della sfera lasciata dal
pendolo
Aereo
• Disegnare la traiettoria
della sfera lanciata
dall’aereo e la posizione
dell’aereo al momento
in cui la sfera tocca
terra
Lancio e caduta
• Disegnare la traiettoria
della sfera che cade dal
muro
L’impetus
Sistemi di riferimento
SdR
SdR
Cos’è la fisica ingenua?
• Impariamo la fisica dopo aver già vissuto anni di
esperienze nella vita quotidiana
• Le concezioni sul mondo che ci siamo formati con
l’esperienza costituiscono la fisica ingenua
• Esempi:
– La caduta dei gravi è un moto uniforme
– I gravi più pesanti arrivano prima al suolo
– Una velocità costante è prodotta da una forza costante;
terminata l’azione della forza il moto si “consuma” e si
estingue
– La teoria dell’impeto di G. Buridano
… e la Fisica
• Il metodo scientifico
cerca risposte valide per
spiegare classi più
generali di fenomeni, che
formano il paradigma più
valido. Eppure non
insegniamo direttamente
la meccanica quantisitica
relativistica…
g
c
h
Fisica e fisica ingenua
• Quando forniamo i concetti iniziali dobbiamo
usare il linguaggio di senso comune: i concetti
i della fisica si innestano quindi su quelli della
fisica ingenua
• Il compito dell’insegnante è condurre ad un
ampliamento dei concetti preesistenti
• È un dato di fatto che spesso i concetti di
Fisica Ingenua sono molto resistenti
all’istruzione scolastica
Introduzione: tipologie di problemi
• Dobbiamo iniziare dalle esperienze osservabili nella
realtà quotidiana, che si agganciano alle conoscenze
acquisite spontaneamente …
• Anche la relatività o la meccanica ondulatoria
devono essere comprese in relazione alla Fisica che
descrive l’esperienza quotidiana (si pensi alla dualità
onda corpuscolo)
• Questo perché “capire” vuol dire essere capaci di
simulare mentalmente il fenomeno osservato. La
simulazione diviene la nostra “spiegazione” del
fenomeno con la quale cerchiamo di prevederne
l’evoluzione. Migliore è la simulazione mentale,
maggiore la comprensione (vedi la foto del cannone
di Buridano)
Perché la FI resiste?
• È mia opinione che si possano distinguere due
atteggiamenti:
1) Allo studente interessa far evolvere la sua
conoscenza dal livello di senso comune a quello
scientifico
– La concezione scientifica (e quindi quella scolastica) è
accettata e riconosciuta come più ampia, profonda e
generale nello spiegare i fenomeni
Perché la FI resiste?
2) Allo studente non interessa far evolvere la sua
conoscenza dal livello ingenuo perché:
– L’interesse è convogliato solo sul profitto scolastico (il voto)
mentre imparare qualcosa è secondario: dovremmo
interrogarci e interrogarli su questo punto
– La concezione scolastica-scientifica non gode di particolare
apprezzamento e viene vissuta come un’inutile fatica per
sostituire concezioni che “funzionano” con altre più
astruse
• Nel secondo caso l’allievo forma una concezione
scolastica parallela, utile per interrogazioni ed esami,
mantenendo le sue concezioni ingenue (perché non
impara)
Il Metodo scientifico
•OSSERVAZIONE di un fenomeno naturale
•IPOTESI sul fenomeno
•Ideazione di un ESPERIMENTO che:
– isoli il fenomeno
– sia riproducibile
– permetta di verificare o confutare l’ipotesi
•deduzione di una LEGGE FISICA, scritta attraverso “il
linguaggio della geometria e della matematica ”
Galileo Galilei
TFA
Laboratorio di Fisica
“Non fidatevi troppo dei risultati di un
esperimento, a meno che non siano confermati
dalla teoria.”
Sir Arthur Eddington
Il metodo scientifico
Osservatore con
conoscenza
Ipotesi confermata:
modifica della
conoscenza
Interpretazione dei
risultati
Quesito sulla relatà
Ipotesi non confermata
Ideazione di un
esperimento di
verifica
Previsione sui
fenomeni
Ipotesi di
spiegazione