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Nonsoloformule per una rilettura dell'elettromagnetismo da una lezione al corso maturandi 1998 - Milano |
Un esempio significativo
Caccia al neutrone
· Esperimento
Irène
Curie e Frédéric Joliot bombardano Berillio con particelle alfa: la radiazione
emessa è molto energetica, tale da espellere protoni da uno strato di
paraffina.
·
Interpretazione
si
tratta di raggi gamma che proiettano i protoni per effetto Compton.
· Obiezioni
quei
fotoni g erano inadeguati per proiettare particelle pesanti come i protoni
(e i Curie potevano saperlo...)
· Commento di
Rutherford:
“Non
ci credo”
· Commento di
Majorana:
“Che
cretini! Hanno scoperto il protone neutro e non se ne accorgono.”
Pochi giorni dopo, Chadwick ripete lo stesso esperimento sotto altre ipotesi e
trova il
soffiando il Nobel per la fisica ai Curie
(che recuperano col Nobel per la chimica)
Chadwick
era allievo di Rutherford che da tempo sospettava l’esistenza di particelle
neutre...
L’esperienza della ricerca scientifica
è
un’esperienza di scoperta
è l’esperienza del trovare (euresis)
Ma per
trovare bisogna avere delle aspettative,
degli interrogativi con i quali provocare la realtà,
delle piste per orientare l’indagine,
delle domande
Scienziato
= artista della domanda
Rileggere la storia delle scienze con
l’occhio sulle domande:
¿ come nascono ?
¿ che cosa le influenza ?
¿ come si precisano ?
¿ come si riproducono ?
N.B. la chiarezza della domanda è condizione anche per riconoscere le risposte
diverse dalle aspettative, impreviste.
(Chadwick ha affrontato l’esperimento con una domanda più chiara)
nella
persona
° Dato
° Presenza
“C'è un’evidenza prima e uno stupore del quale è carico l'atteggiamento del
vero ricercatore: la meraviglia della presenza mi attira ecco, scatta in me la
ricerca”
° Stupore
“I concetti creano gli idoli, solo lo stupore conosce”
°
Curiosità
“È sufficiente che l’uomo tenti di comprendere soltanto un po’ di questi misteri,
giorno dopo giorno, senza mai demordere, senza mai perdere questa sacra
curiosità”
°
Osservazione
¿ che cosa influenza le domande ?
Il contesto storico e culturale
valore
e limiti
Paradigmi
a volte
aiutano
perché la natura è unitaria
a volte ostacolano
perché la natura è anche varia e imprevedibile
quindi
tradizione & apertura
¿ come si precisano le domande ?
col procedere della ricerca,
le domande si precisano in base a
· nuove
osservazioni
· nuove
intuizioni logico-matematiche
· nuovi
controlli e risultati sperimentali
Tutta la fisica dell’800 e 900 può essere
riletta come un progressivo
affinamento delle domande
e un conseguente
ampliamento dell’oggetto dell’indagine
fenomeni elettrici - fenomeni magnetici
elettromagnetismo
natura della luce
interazione materia-radiazione
natura della materia
Elettromagnetismo
Coulomb
¿come interagiscono due cariche?
paradigma newtoniano (1/r2)
ma
anche forze repulsive
Oersted
¿una stessa causa per effetti elettrici e magnetici?
inizia (senza formule) nuovo paradigma
Ampère
¿come inquadrare, in un unico
modello, interazioni corrente-magnete, corrente-corrente, magnete-magnete?
paradigma ancora newtoniano
ma anche
grande intuizione
ricondurre tutto a
influenza della filosofia
della natura:
visione unitaria dei fenomeni ...
Faraday
interrogativi sorti dall’attività sperimentale
· scoperta del
fenomeno dell’induzione e.m.
· concetto
intuitivo di e sua prima descrizione geometrica (linee di
forza)
Maxwell
grande sintesi teorica (eq. campo e.m.)
apertura nuove domande
Maxwell e la coda delle comete
Se una carica q è investita da un’onda e.m.
E = f(t)
F = q E quindi la q acquista una v
F = q v L B
onda e.m. genera un impulso
quindi
porta una quantità di moto
come i corpi materiali in movimento
es. la coda delle comete
Conseguenze:
- si apre una nuova domanda circa
la natura della radiazione
- cade la separazione netta
tra energia e materia
- verso la scoperta del
carattere “particellare”
dell’energia
carattere “ondulatorio” della materia
*
individuare le domande
per ogni argomento:
“qual’era il problema?”
es. legge Ohm (in ordine crescente di
importanza)
come
si calcolano R serie e parallelo?
cos’è la R?
come si legano V e I in un conduttore?
come si muovono le cariche in un Campo Elettrico uniforme?
· Effetti di un
C. E. su una carica
poi, per analogia:
· Effetti di un C. M. su una carica
(in moto ...)
* dalla domanda generica alla formulazione
rigorosa
per ogni capitolo o legge: A = f(a,b,c ...)
“da
che cosa dipende?”
“da che cosa non dipende?”
“sotto quali condizioni?”
“quali sono i limiti di validità?”
es. legge Ohm
vale
per i conduttori lineari
* esplicitare la strategia
seguita per trovare la risposta
...diversa tra periodi e scienziati ...
es.
°
raccolta di indizi (Faraday)
° sperimentazione diretta (Faraday)
° analogie, coerenza formale (Maxwell)
da
DB
a E >>> da DE a B
°
nuove ipotesi e deduzioni (Einstein)
* descrivere le diverse procedure di
controllo
esperimenti diretti
°
bilancia di Coulomb
° bilancia di Ampère
° V = RI
prove indirette
per verificare una relazione tra
alcune grandezze, ne misuro altre dedotte dalle prime
es.
F = q v L B
es. dilatazione tempi nei muoni (relatività)
esperimenti cruciali
°
Oersted
° Michelson-Morely
° Rutherford
* rileggere le spiegazioni
precedenti alla luce delle nuove sintesi
es.
campo
/ fenomeni elettrici e magnetici elementari
campo / forza tra correnti (Ampère)
eq. Maxwell / correnti indotte
onde e.m. / fenomeni ottici elementari
* evidenziare problemi rimasti aperti ad
ogni stadio