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Cos’è la fisica e cosa studia? Ecco tutto quello che devi sapere

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Cos’è la fisica? È questa una delle domande più diffuse tra gli studenti (o aspiranti) dei corsi di laurea dell’area ingegneristica.

La fisica, infatti, è tra le scienze che ogni ingegnere si appresta a studiare ed è fondamentale per la comprensione di molte altre materie.

Per fisica intendiamo la scienza della natura nel senso più ampio. Infatti, il termine “fisica” deriva dal neutro plurale latino physica, che sta per”natura”, “cose naturali”.

L’obiettivo che si pone la fisica è quello di studiare i fenomeni naturali, intesi come gli eventi che possano essere descritti, ovvero quantificati, attraverso grandezze fisiche opportune, al fine di stabilire principi e leggi che regolano le interazioni tra le grandezze stesse e rendano conto delle loro reciproche variazioni.

Ma quali sono le risorse di cui la fisica dispone per assolvere alla sua funzione e di cosa parliamo nello specifico? Scopriamo subito in questa guida che cos’è e cosa studia la fisica. 

Che cos’è e cosa studia la fisica

Dalla definizione di fisica classica alle metodologie applicate, ecco una serie di informazioni utili per gli studenti per capire meglio che cos’è la fisica e a cosa serve.

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Definizione di fisica

definizione di fisica

La prima domanda che ci siamo posti in questa guida è: che cos’è la fisica? Come abbiamo accennato, la fisica è la scienza che studia i fenomeni naturali, al fine di descriverli misurandone le proprietà (o grandezze) e stabilendo tra queste relazioni matematiche (leggi).

Nota anche come la regina delle scienze, originariamente branca della filosofia, la fisica è stata chiamata almeno fino al XVIII secolo filosofia naturale.

L’evoluzione della materia è stata sancita da Galileo Galilei, che ha introdotto il metodo scientifico. Grazie a questa innovazione, la fisica si è sviluppata talmente tanto da conquistarsi la sua autorevolezza, staccandosi dalla filosofia per distinzioni rigide sul metodo di indagine.

Il metodo scientifico

Tutto ciò che viene studiato dalla fisica passa attraverso il metodo scientifico,detto anche sperimentale. Che cos’è il metodo scientifico? Si tratta di un metodo in grado di fornire allo scienziato risposte concrete, oggettive e misurabili ad un quesito.

La struttura del metodo sperimentale segue un iter di questo tipo:

  • Osservazione diretta di un fenomeno, raccolta di informazioni e dati utili, ricerca delle cause dello stesso;
  • Formulazione di un’ipotesi, ossia una possibile risposta alle domande che lo scienziato si è posto;
  • Effettuare degli esperimenti per verificare se l’ipotesi formulata è corretta o meno;
  • Trarre delle conclusioni dagli esperimenti condotti. In altre parole, se l’ipotesi è corretta, lo scienziato può formulare una legge che sia in grado di spiegare il fenomeno esaminato. In caso contrario, invece, lo scienziato deve formulare una nuova ipotesi.

Elementi di fisica

Gli elementi cardine della fisica possono essere identificati con i concetti di grandezza fisica e misura.

Che cos’è una grandezza fisica? Le grandezze fisiche rappresentano ciò che è misurabile secondo criteri concordati (è stabilito per ciascuna grandezza un metodo di misura e un’unità di misura). Le misure sono il risultato degli esperimenti.

Solitamente, le leggi fisiche sono espresse come relazioni matematiche fra grandezze, verificate attraverso misure. I fisici studiano quindi in generale il comportamento e le interazioni della materia attraverso lo spazio e il tempo.

Di cosa si occupa la fisica

Ora che abbiamo visto che cos’è la fisica, cerchiamo di capire che cosa studia nello specifico. Quando abbiamo dato una definizione di fisica, abbiamo già detto che questa si occupa di indagare i fenomeni naturali.

Avendo ora fornito più informazioni su questa scienza, possiamo dire che la fisica:

  • Studia i fenomeni naturali, che possono essere la luce o l’energia contenuta nella materia;
  • Parla di grandezze, vale a dire le quantità che possono essere misurate con degli strumenti strumenti;
  • Cerca di formulare delle leggi, cioè delle relazioni tra queste grandezze (per esempio tra la massa e l’energia) espresse mediante formule matematiche;
  • Si serve del metodo sperimentale per verificare o smentire le ipotesi.

Branche della fisica

Abbiamo visto che cos’è la fisica, cosa studia e di quale metodo si serve. Parliamo ora di un altro aspetto importante: i rami della fisica.

Le parti della fisica o, per meglio dire, le sue declinazioni sono diverse e toccano molte aree. Ci sono molte branche della fisica e più classificazioni possibili di questa scienza.

Vediamole insieme.

Iniziamo col dire che la fisica rappresenta la prima disciplina scientifica nella storia della scienza da cui nascerà nel XVIII secolo la chimica.

Nel XVIII e XIX secolo nascono e si sviluppano poi teorie come la termodinamica e l’elettromagnetismo.

Facendo una prima classificazione a livello storico, possiamo scindere:

  • Fisica classica che comprende la meccanica classica, la termodinamica e l’elettromagnetismo fino alla fine del XIX secolo;
  • Fisica moderna dall’inizio del XX secolo a partire dalla teoria della relatività, la meccanica quantistica e tutte le altre teorie fisiche della seconda metà del Novecento.

Con la scoperta della fisica quantistica, la fisica ha poi visto nascere ulteriori ramificazioni come la fisica atomica, la fisica dello stato solido, l’astrofisica, la fisica delle particelle.

Che cos’è la fisica quantistica

Dedichiamo un paragrafo particolare per rispondere ad una delle domande più frequenti tra gli studenti che si avvicinano alla fisica: che cos’è la fisica quantistica?

La fisica quantistica o teoria dei quanti descrive il comportamento della materia, della radiazione e le reciproche interazioni, con particolare riguardo ai fenomeni caratteristici della scala di lunghezza o di energia atomica e subatomica.

Si tratta di una branca della fisica piuttosto complessa, ma molto importante perché ha contribuito alla nascita della fisica moderna.

Rami della fisica: un elenco

Vediamo ora che cos’è la fisica e come si declina in tutte le sue principali ramificazioni, riassumibili in questo specchietto:

  • Fisica matematica: si tratta della disciplina scientifica che si occupa delle applicazioni della matematica ai problemi della fisica;
  • Fisica atomica: è il ramo della fisica che studia l’atomo nella sua interezza, comprendendo nucleo ed elettroni;
  • Fisica della materia condensata o fisica della materia: studia le proprietà dei solidi, sia elettroniche, che meccaniche, ottiche e magnetiche;
  • Fisica nucleare e sub-nucleare: si concentra sullo studio del nucleo atomico nei suoi costituenti protoni e neutroni e le loro interazioni;
  • Fisica delle particelle elementari: è legata all’indagine sui costituenti fondamentali e le interazioni fondamentali della materia;
  • Astrofisica: branca della fisica che studia gli oggetti di cui è composto l’universo, come le stelle, i pianeti, le galassie e i buchi neri;
  • Fisica cibernetica: legata alla meccatronica e all’intelligenza artificiale;
  • Fisica medica: riguarda le applicazioni della fisica alla medicina e alla radioprotezione;
  • Geofisica: studia i fenomeni fisici della Terra. Si divide ulteriormente in diverse branche, come la sismologia e il geomagnetismo.

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