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Relatività speciale (bozza 23/08/18)
Prefazione
Per quale motivo studiare al liceo una teoria fisica come la relatività speciale, lontana anni-luce, perdonate il gioco di parole, dall’esperienza quotidiana degli studenti? Non sarebbe meglio concentrarsi su argomenti che servano ad interpretare i fenomeni fisici con cui ci confrontiamo comunemente, invece di considerare situazioni così lontane dal nostro vissuto da apparire paradossali?
Nonostante abbia superato il secolo di vita, la teoria della relatività è a buon diritto considerata un modello fisico di frontiera, di non facile interpretazione e pieno di aspetti sorprendenti, se non sconcertanti.
Lasciatemi dunque spiegare le idee base, perché le motivazioni dietro questa proposta sono molteplici:
La prima è l’opportunità di lavorare in continuità rispetto al programma dello scorso anno. Lungi dall’aver esplorato tutte le pieghe della meccanica newtoniana, ci siamo limitati a prendere in esame le situazioni chiave, ma il quadro teorico è ancora da completare e dobbiamo assimilare completamente il linguaggio.
Anche nei metodi, si tratta di un argomento che permette di approfondire il rapporto tra esperimento e teoria e proseguire nella traccia già segnata. Se lo scorso anno eravamo nei panni del fisico sperimentale, che cercava di mettere alla luce i limiti di una teoria fisica, questa volta siamo nei panni del fisico teorico, che dopo la falsificazione di una teoria, deve ripartire su basi nuove. Il lavoro continuerà ad essere svolto in gruppo con un taglio il più possibile sperimentale. Questo manuale è pensato per fornire il consolidamento necessario alla costruzione del quadro teorico.
Le competenze matematiche richieste saranno forse più semplici di quelle richieste nello studio della meccanica newtoniana, perché più semplici saranno le situazioni in esame. Viceversa, ci sarà un salto di qualità nella richiesta di attribuire significato fisico alla controparte matematica, sia essa algebrica o geometrica.
L’interdisciplinarità con Matematica è un altro punto interessante del lavoro, perché la Fisica fornirà motivazione e contesto allo sviluppo del linguaggio matematico. Affiancheremo al linguaggio cinematico il linguaggio algebrico e soprattutto il linguaggio cartesiano dello spazio di Minkowski, proseguendo nella descrizione cinematica dei diagrammi spazio-tempo iniziata lo scorso anno, e utilizzando a piene mani l’ambiente GeoGebra.