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PREFAZIONE
XV
Miglioramento dell’approccio con modelli di analisi.
Gli studenti affrontano centinaia
di problemi durante il corso di Fisica, le cui basi sono costituite da un numero esiguo di
principi fondamentali. Quando si trova ad affrontare un nuovo problema, il
sico crea un
modello
del problema che possa essere risolto in modo semplice identicando il principio
fondamentale applicabile ad esso. Ad esempio, molti problemi riguardano la conservazione
dell’energia, la seconda legge di Newton
o le equazioni cinematiche. Poiché il sico ha stu-
diato estesamente questi principi e comprende le applicazioni ad essi associate, egli applica
tali conoscenze come modello per la soluzione di un nuovo problema.
Benché sarebbe l’ideale per gli studenti seguire questa stessa procedura, la maggior par-
te di essi ha difcoltà ad acquisire dimestichezza con l’intero spettro di principi fondamen-
tali disponibili. Per gli studenti è più semplice identicare una
situazione
piuttosto che un
principio fondamentale. L’approccio con
modelli di analisi
su cui focalizziamo l’attenzione si
basa su un insieme standard di situazioni che compaiono nella maggior parte dei problemi
di sica. Tali situazioni sono riferite a un’entità appartenente a uno di quattro modelli sem-
plicati: punto materiale, sistema, corpo rigido e onda.
Una volta identicato il modello semplicato, lo studente pensa a cosa l’entità sta fa-
cendo o a come interagisce con il suo ambiente, e questo lo conduce a identicare un de-
terminato modello di analisi per il problema. Ad esempio, se un oggetto sta cadendo, esso
è riconosciuto come un punto materiale sottoposto a un’accelerazione costante dovuta alla
gravità. Lo studente ha appreso che questa situazione è descritta dal modello di analisi di un
punto materiale sottoposto ad accelerazione costante. Inoltre, questo modello ha un piccolo
numero di equazioni associate da usare per dare inizio alla soluzione dei problemi, le equa-
zioni cinematiche presentate nel Capitolo 2. Pertanto, la comprensione della situazione ha
condotto a un modello di analisi, che ha poi indicato un piccolissimo numero di equazioni
per dare inizio alla soluzione del problema piuttosto che la miriade di equazioni che gli
studenti vedono nel testo. In questo modo, l’uso dei modelli di analisi porta lo studente a
identicare il principio fondamentale che i sici identicherebbero. Con l’acquisizione di
un’esperienza sempre maggiore, lo studente farà sempre meno ricorso all’uso dei modelli di
analisi e comincerà a identicare direttamente i principi fondamentali, come fanno i sici.
L’approccio è ulteriormente approfondito nel box al termine dei capitoli dal titolo Modelli
di analisi per la risoluzione dei problemi.
Variazione dei contenuti.
I contenuti e l’organizzazione del testo è essenzialmente la stes-
sa rispetto alla quarta edizione. Molti paragra in vari capitoli sono stati ridotti, eliminati o
combinati con altri paragra per permettere una presentazione più equilibrata. I Capitoli 6
e 7 sono stati completamente riorganizzati per preparare gli studenti a un approccio unica-
to riguardante l’energia che è usato in tutto il testo. Sono stati aggiunti degli aggiornamenti
che ri%ettono lo stato dell’arte di molte aree di ricerca e applicazione della Fisica, incluse in-
formazioni sulla scoperta di oggetti nella fascia di Kuiper (Capitolo 11), confronti tra teorie
contrastanti sulla percezione dei suoni nell’uomo (Capitolo 14), e progressi nell’utilizzo del
reticolo di valvole luminose per le applicazioni ottiche (Capitolo 27).
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Organizzazione
Abbiamo incorporato nel testo uno schema del tipo “sovrapposizione contestuale”, come ri-
sposta al metodo IUPP “Fisica nel Contesto”. Questa nuova caratteristica aggiunge interes-
santi applicazioni del materiale alle reali esigenze. Abbiamo sviluppato questa caratteristica in
modo da renderla %essibile; è una sovrapposizione nel senso che il docente che non volesse
seguire l’approccio potrà semplicemente ignorare i contenuti contestuali aggiuntivi senza sa-
cricare la completa copertura dei contenuti esistenti. Crediamo, tuttavia, che molti studenti
trarranno benecio da questo approccio.
L’organizzazione della sovrapposizione contestuale suddivide il testo in otto paragra o
contesti, dopo il Capitolo 1, nel modo seguente:
Numero del contesto Contesto
Argomento di Fisica
Capitoli
1
2
3
4
5
6
7
8
2-7
8-11
12-14
15
16-18
19-21
22-23
24-27
Meccanica classica
Meccanica classica
Vibrazioni e onde
Fluidi
Termodinamica
Elettricità
Magnetismo
Ottica
Veicoli con combustibili alternativi
Missione su Marte
Terremoti
Attacchi di cuore
Il riscaldamento globale
Fulmini
Magnetismo in medicina
Laser