Principi di Fisica

PREFAZIONE

Altri sforzi di inglobare i risultati della ricerca in didattica della Fisica hanno portato all’ag-

giunta di diversi contenuti presenti nel testo. Questi includono: Quiz rapidi, Domande

oggettive, Prevenire le insidie,

E se?

presenti negli esempi guidati, l’uso degli istogrammi

energetici, l’approccio modellistico alla risoluzione dei problemi e l’approccio energetico

globale introdotto nel Capitolo 7.

Obiettivi

Questo testo introduttivo di Fisica ha due obiettivi principali: fornire allo studente una pre-

sentazione chiara

e logica dei concetti e dei principi !sici di base, e rafforzare la compren-

sione dei concetti e dei principi mediante un ampio campo di interessanti applicazioni nel

mondo reale. Per raggiungere questi obiettivi, abbiamo enfatizzato solide argomentazioni

!siche e metodologie per la risoluzione dei problemi. Allo stesso tempo, abbiamo cercato di

motivare lo studente utilizzando esempi pratici che dimostrano il ruolo della Fisica nelle altre

discipline, quali l’Ingegneria, la Chimica e la Medicina.

Variazioni nella Quinta Edizione

In questa quinta edizione, sono stati apportati numerosi miglioramenti; molti di essi derivano

dalle recenti scoperte della didattica della Fisica e dai commenti e suggerimenti forniti dai re-

visori del manoscritto e dei docenti che hanno adottato le prime quattro edizioni. Le seguenti

rappresentano le variazioni più importanti della quinta edizione:

Nuovi contesti.

L’approccio di sovrapposizione contestuale è descritto più avanti alla voce

“Organizzazione”. La quinta edizione introduce due nuovi Contesti: per il Capitolo 15, “At-

tacchi di cuore” e per i Capitoli 22-23, “Magnetismo in Medicina”. Entrambi i Contesti sono

!nalizzati all’applicazione della Fisica nel campo biomedico.

Nel Contesto “Attacchi di cuore”, studieremo il $usso di $uidi attraverso dei tubi, in

analogia col $usso sanguigno attraverso il sistema vascolare umano. Molti dettagli del $usso

sanguigno sono correlati ai rischi di malattie cardiovascolari. Inoltre, discuteremo i nuovi

sviluppi nello studio del $usso sanguigno e degli attacchi di cuore, che si avvalgono dell’uti-

lizzo di nanoparticelle e imaging computerizzata.

Il Contesto “Magnetismo in Medicina” esplora le applicazioni dei principi dell’elettro-

magnetismo per la diagnosi e le procedure terapeutiche in medicina. Cominceremo de-

scrivendo la storia dell’uso del magnetismo, inclusi alcuni dispositivi medici da ciarlatani.

Applicazioni più recenti includono le procedure di navigazione magnetica a distanza per

l’ablazione cardiaca con catetere, usate per la cura della !brillazione atriale, la stimolazione

magnetica transcranica per il trattamento della depressione, e l’imaging a risonanza magne-

tica come strumento diagnostico.

Esempi guidati.

Gli esempi guidati sono stati rielaborati e sono presentati in un formato

a doppia colonna per accentuare i concetti di !sica. La colonna a sinistra mostra le infor-

mazioni testuali che descrivono i passaggi per risolvere il problema. La colonna a destra

mostra le operazioni matematiche e i risultati di ciascun passaggio. Questa struttura facilita il

confronto tra il concetto e la sua esecuzione matematica e aiuta gli studenti a organizzare il

lavoro. Gli esempi seguono fedelmente la Strategia generale per la risoluzione dei problemi

introdotta nel Capitolo 1, e in tal modo migliorano la capacità di risoluzione dei problemi.

In quasi tutti i casi, gli esempi sono risolti simbolicamente !no alla !ne, quando il dato nu-

merico viene sostituito all’interno del risultato simbolico !nale. Questa procedura permette

allo studente di analizzare il risultato simbolico per veri!care come il risultato dipenda dai

parametri del problema oppure per veri!care la correttezza del risultato !nale. Un esempio

guidato è mostrato nella pagina successiva.

Revisione progressiva dei quesiti e dei gruppi di problemi.

Per la quinta edizione, gli

autori hanno revisionato ciascun quesito e incorporato le revisioni per migliorarne chiarezza

e leggibilità. Per rendere i problemi più comprensibili sia agli studenti che ai docenti, questa

revisione ha previsto modi!che di contenuto e di lunghezza, aggiunta di !gure laddove ap-

propriato e introduzione di una architettura del problema, mediante la suddivisione in parti

ben de!nite.