fisica ingenua o fisica di senso comune -...

Fisica ingenuao

Fisica di senso comune

Dott. G. Casini

L’inizio

• Se vogliamo parlare di scienza a un bambino, che linguaggio dovremmo usare?

• Cos’è che non possiamo dirgli subito? Perché?• C’è una costruzione della conoscenza, ci

dobbiamo arrivare …• … il che implica un viaggio.• È importante essere consapevoli del punto da cui

si parte e di dove si vuole arrivare• Spesso il punto di partenza è meno presente a noi

stessi

dott. Giovanni Casini - LDFM Uniroma2 2

Cos’è la fisica ingenua?

In breve possiamo dire che la fisica ingenua o fisica di senso comune è la “fisica” che formiamo spontaneamente grazie alle esperienze della vita quotidiana. Possiamo scrivere “fisica” fra virgolette perché non ha le caratteristiche di una scienza, ma piuttosto di un sistema di pensiero.Il fatto particolare, che lo ha reso oggetto di studio è questo sistema ha dei tratti che sono largamente condivisi fra molti individui e che si rivela talvolta resistente all’istruzione scolastica.

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 Stanford 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

• Queste credenze sono connesse fra loro e al nostro modo di percepire gli eventi del mondo esterno, quindi influenzano il modo in cui ci appaiono le proprietà fisiche delle cose.


Champagne et al. 1980

1. Una forza quando è applicata a un oggetto, produce movimento

2. Sotto l’influsso di una forza costante, gli oggetti si muovono di velocità costante

3. La grandezza della velocità è proporzionale alla grandezza della forza

4. 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: confortableand intuitive

• Newtoniana: esotericed 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, un progenitore del concetto di inerzia


1980 McCloskey

• Il tubo è posto su un piano orizzontale. Disegnare la traiettoria di uscita dal tubo di una pallina che viene iniettata con un soffio di aria compressa nel punto indicato dalla freccia


Lancio e caduta

• Disegnare la traiettoria della sfera che cade dal muro


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

• Si noti la figura sbiadita dell'aereo nel momento in cui la bomba tocca a terra


BIAS (pregiudizio, predisposizione)

Il bias (pron. 'baiəs) in psicologia cognitiva indica un giudizio (o un pregiudizio), non necessariamente corrispondente all'evidenza, sviluppato sulla base dell'interpretazione delle informazioni in possesso, anche se non logicamente o semanticamente connesse tra loro, che porta dunque ad un errore di valutazione o mancanza di oggettività di giudizio. (WP)Quello che sappiamo (e che non sappiamo) influenza le nostre conclusioni su quello che vediamo accadere.


Bias


Nella prima immagine tratta da un testo medievale il proietto prosegue in linea retta fino ad esaurire il suo impeto e poi cade.Nella seconda immagine, di un testo del ‘600, si vede la traiettoria descritta come composizione di tratti rettilinei e circolari che dipendono dall’inclinazione con cui il cannone spara.

Conclusioni

• Quando studiamo la fisica abbiamo già vissuto anni di esperienze nella vita quotidiana: possediamo già una fisica di senso comune o fisica ingenua

• I cardini principali della fisica ingenua sembrano riferirsi ad un archetipo comune simile al pensiero aristotelico

• I principali misconcetti della meccanica:– 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


Insegnare la Fisica

Il metodo scientifico cerca risposte valide per spiegare classi più generali di fenomeni, che formano il paradigma più valido. Eppure non possiamo insegnare direttamente la teoria nella sua forma più completa come la meccanica quantistica relativistica… Dobbiamo passare gradualmente attraverso diversi stadi, utilizzando concezioni e teorie che sono approssimate, provvisorie, in evoluzione

c

h

g


Fisica e fisica ingenua

• Per esporre i concetti iniziali, i fondamenti del linguaggio scientifico, dobbiamo necessariamente usare il linguaggio già conosciuto, quello di senso comune: i concetti i della fisica si innestano quindi su quelli della fisica ingenua

• Il compito dell’insegnante è quindi condurre ad un ampliamento dei concetti preesistenti, guidare l’evoluzione, saperla motivare

• È un dato di fatto che spesso i concetti della Fisica Ingenua, invece di essere un luogo di passaggio, diventano molto stabili e resistenti all’istruzione scolastica


Che significa capire la Fisica

• Secondo Richard Feynmann capire la fisica significa che, di fronte ad un problema o a una situazione sperimentale, siamo in grado si capire come andranno le cose senza risolvere le equazioni

• In questa chiave di lettura “capire” vuol dire essere capaci di prevedere correttamente l’evoluzione del fenomeno. Questa simulazione mentale è la nostra “intuizione” relativa al fenomeno, con la quale cerchiamo di prevederne l’evoluzione.

• Più completa, ricca e dettagliata è la nostra simulazione mentale, maggiore la comprensione intuitiva (e non)


Perché la FI resiste?• È responsabilità sia dell’insegnante che dello

studente• Alcuni misconcetti non sono affrontati da un

insegnamento inadeguato• Se una reale e soddisfacente comprensione

sembrano troppo difficili da raggiungere, l’alunno, se è in grado di farlo, ripiega su un atteggiamento condiscendente: per adempiere al contratto scolastico (prendere la sufficienza) l’allievo impara a memoria, simula, copia. Salva la sua funzionalità sociale di figlio e di scolaro mantenendo le sue concezioni ingenue (perché non ha appreso)


Il Metodo scientifico

dott. Giovanni Casini - LDFM Uniroma2

•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

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“Non fidatevi troppo dei risultati di un esperimento, a meno che non siano confermati

dalla teoria.”

Sir Arthur Eddington


Il metodo scientificoOsservatore con

conoscenza

Quesito sulla realtà

Ipotesi di spiegazione

Previsione sui fenomeni

Ideazione di un esperimento di

verifica

Interpretazione dei risultati

Ipotesi confermata: modifica della

conoscenza

Ipotesi non confermata


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