Principi di Fisica

Principi di Fisica

è progettato per un corso annuale introduttivo di Fisica basato sul

calcolo, per studenti delle facoltà di Scienze e Medicina. Questa quinta edizione contiene

molte novità didattiche tra le quali una strategia per la risoluzione dei problemi che utilizza

un approccio modellistico. Sulla base dei commenti sulla quarta edizione da parte degli stu-

denti, e dei suggerimenti dei revisori, è stato attuato uno sforzo maggiore per migliorare

l’organizzazione, la chiarezza dell’esposizione, la precisione del linguaggio e l’accuratezza

dell’insieme.

Questo libro di testo è stato inizialmente concepito a seguito dei problemi ben noti ri-

guardanti l’insegnamento di un corso introduttivo di sica basato sul calcolo. Il contenuto

del corso (così come la dimensione dei testi) continua a crescere, mentre il numero di ore

di interazione con gli studenti diminuisce o rimane invariato [nei nostri corsi triennali cade

drammaticamente

N.d.T

.] Inoltre, il corso tradizionale di un anno copre appena, quando la

copre, la Fisica del XIX secolo.

Nel preparare questo testo, siamo stati in!uenzati dalla diffusione dell’interesse nel ri-

formulare l’insegnamento e l’apprendimento della Fisica, specialmente dagli sforzi compiuti

attraverso l’“Introductory University Physics Project” (IUPP, Progetto di Fisica Introduttiva

per l’Università), promosso dalla Associazione Americana Insegnanti di Fisica e dall’Istituto

Americano di Fisica. Gli scopi principali e le linee guida di questo progetto sono:

• Ridurre il contenuto del corso, seguendo il tema “meno può essere meglio”;

• Inserire in modo naturale la Fisica contemporanea nel corso;

• Organizzare il corso nel contesto di uno o più “loni storici”;

• Trattare tutto ciò che riguarda gli studenti ragionevolmente.

Riconoscendo la necessità di un testo che esprimesse queste linee guida già diversi anni

fa, abbiamo studiato i vari modelli IUPP proposti e i diversi rapporti delle commissioni

IUPP. In seguito, uno di noi (RAS) fu attivamente coinvolto nella revisione e nella piani-

cazione di un modello specico, inizialmente sviluppato dall’Accademia Aeronautica degli

Stati Uniti, chiamato “Un approccio particellare alla Fisica di base”. Una lunga permanenza

presso l’Accademia consentì di collaborare con il Colonnello James Head e il Tenente Col.

Rolf Enger, i principali autori del Modello a Particelle (Punti materiali), e con altri membri

del dipartimento. Questa utilissima collaborazione è stata il punto di partenza di questo

progetto.

Il coautore (JWJ) venne coinvolto con il modello IUPP chiamato “Fisica nel Contesto”,

sviluppato da John Ridgen (American Institute of Physics), David Grifths (Oregon State

University) e Lawrence Coleman (University of Arkansas a Little Rock). Questa collaborazio-

ne ha ricevuto il supporto della National Science Foundation (NSF) per lo sviluppo di nuovi

approcci contestuali e, in seguito, per la sovrapposizione contestuale usata in questo libro e

descritta più avanti in dettaglio nella Prefazione.

L’approccio combinato IUPP in questo libro ha le seguenti caratteristiche:

• È un approccio evolutivo (piuttosto che un approccio rivoluzionario), che dovrebbe

soddisfare l’attuale richiesta della comunità dei sici.

• Elimina alcuni argomenti di Fisica classica (come i circuiti in corrente alternata e gli

strumenti ottici) e pone minore enfasi sul modo del corpo rigido, sull’ottica e su alcu-

ni aspetti della termodinamica.

• Introduce subito nel testo alcuni argomenti della Fisica contemporanea, come le forze

fondamentali, la relatività ristretta, la quantizzazione dell’energia e il modello di Bohr

dell’atomo di idrogeno.

• Esprime un tentativo voluto di mostrare l’unità della Fisica e la natura globale dei

principi sici.

• Come strumento incentivante, il testo collega i principi di Fisica a interessanti argo-

menti biomedici, alle conseguenze di interesse sociale, ai fenomeni naturali e ai pro-

gressi tecnologici.

Prefazione