Come capire ed imparare le formule della Fisica

Siete iscritti alla facoltà di Fisica, prima di iniziare a studiare ed imparare a memoria le varie formule leggete questa pagina. In questa pagina parleremo del metodo di studio di un Fisico che si approccia alle formule. Questo non vale per facoltà come Chimica, perché molte di quelle formule non sono ricavabili o comunque non serve ricavarsele a momento, ma vanno imparate a memoria.

La fisica non si studia, la si capisce!

Partiamo proprio dal motto del nostro sito: La fisica non si studia, la si capisce! E questa è una frase molto pesante ed importante. Per iniziare questo discorso facciamo un parallelismo con il Mitocondrio. State studiando la composizione del Mitocondrio: essa è fatta di membrana interna, esterna, creste ecc…sono tutte cose da imparare a memoria e da fissare nel cervello per l’interrogazione vero? La fisica non funziona così.

Nella Fisica non ci sono passaggi da imparare a memoria, ma ci sono passaggi da capire. Nella fisica non si imparano le formule a memoria, ma le si comprendono a fondo, le si sviscerano, le si capiscono, si comprende quali variabili sono in gioco, quali costanti ci sono, quando si possono usare e quando no, se valgono in tutti i sistemi di riferimento o no, se valgono solo nei sistemi microscopici o anche macroscopici, si capiscono i limiti della formula, quando non funziona e quando invece è perfetto applicarla.

Capiamo meglio: facciamo un esempio. Immaginiamo di vedere la famosa formula F=ma…ragioniamo come uno studente che legge ed impara e memoria. Beh, F è la forza, m è la massa ed a è l’accelerazione vero? Ora guardate che differenza ragionare nel modo seguente:

• F è la forza totale che viene applicata su un oggetto di massa m;
• m è la massa dell’oggetto in questione, ed è trattata in questa formula come variabile. Se la massa infatti durante un intervallo di tempo dovesse variare, questa formula non va più bene ma si usa F=\frac{dp}{dt};
• a è l’accelerazione dell’oggetto solamente dopo che la forza viene applicata;
• La formula viene letta in un modo preciso: partendo da sinistra si ha la causa (F) e poi solo dopo si arriva alla conseguenza (accelerazione dovuta alla forza applicata);
• F=ma è in forma scalare, quindi possiamo capire solo gli scalari del problema da questa;
• \vec{F} =m \vec{a} questa è la formula vettoriale, da usare solamente dopo che è stato fissato un sistema di riferimento;
• Se il problema ci sta chiedendo la massa, la seguente scrittura non va bene: m= \frac{\vec{F}}{\vec{a}} ! Questo a causa delle proprietà di un vettore, quindi si usa la forma scalare, perché m è appunto uno scalare.

E si può andare avanti per tantissimo ancora! Capire a fondo una formula significa questo, e solo dopo averla davvero capita si è capaci di risolvere un problema. I problemi fanno variare diverse cose, e non è la sola applicazione della formula, quindi prima degli esercizi viene la teoria fatta con calma!

Imparare le formule a memoria è giusto?

Bisogna distinguere due cose: leggi fisiche e formule fisiche. Le formule della Fisica sono ricavabili sempre. Di conseguenza basta capire da dove provengono per ricavarle ogni volta, senza riempirsi il cervello di cose inutili. E ricavare le formule è anche un passo in più per capirle meglio!

Ci sono poi le leggi fisiche, come la legge di Coulomb che bisogna imparare a memoria e non si possono ricavare! Perché bisogna imparare a memoria? Perché “legge” significa una formula che è stata trovata sperimentalmente, aggiustando vari parametri, e quindi non è possibile ricavarla! Ad esempio, quando si è iniziato a parlare dell’elettrostatica e non si sapeva nulla dell’elettricità…da cosa dovevano partire? Beh da qualcosa dovevano partire, e quindi trovavano sperimentalmente delle Leggi, sulle quali poi provare a ricavare altre formule.

Le unità di misura fanno la loro parte!

Molto spesso ci si ritrova in esercizi nella quale il procedimento seguito era perfetto, i calcoli pure, ma non ci si trovava. Come mai? La risposta nel 99% dei casi ricade nel non aver utilizzato le giuste unità di misura, mi spiego meglio.

Chiaramente, posso utilizzare centimetri piuttosto che metri senza alcun problema, ma bisogna sempre stare attenti che le unità di misura siano concordi fra di loro. Per esempio, sempre parlando della formula F=ma, se uso i centimetri, non posso usare i Netwon! Questo perché il Newton è per definizione 1N=1Kg \cdotp \frac{m}{s^2}, e come potete vedere non c’è concordanza perché compare un metro e noi abbiamo usato un centimetro!

Bisogna poi stare attenti alla Termodinamica soprattutto, lì la questione unità di misura è delicata. Se una costante di allungamento è settata in °K, noi dobbiamo usare i °K e non i Celsius!

Sono tutti anche dettagli che si imparano col tempo, ma alla fine ci si ricade sempre su: non imparate a memoria, capite!