Fondamenti di fisica. Un approccio strategico

Fondamenti di fisica: un approccio strategico, edizione italiana della terza edizione di College Physics: A Strategic Approach, è suddiviso in 26 capitoli. Il libro è organizzato in sei parti: Parte I: Forza e Moto, Parte II: Leggi di conservazione, Parte III: Proprietà della materia, Parte IV: Oscillazioni e onde, Parte V: Ottica, Parte VI: Elettricità e magnetismo. La Parte I è dedicata alle leggi di Newton e alle loro applicazioni. Lo studio delle due principali leggi di conservazione, quantità di moto ed energia, viene affrontato nella Parte II, per due ragioni. In primo luogo, il modo in cui i problemi vengono risolti usando le leggi di conservazione — confrontando il prima e il dopo delle situazioni analizzate — differisce in modo sostanziale dalle strategie di risoluzione dei problemi utilizzate nelle dinamiche Newtoniane. In secondo luogo, il concetto di energia ha un significato che va oltre le energie meccaniche (cinetica e potenziale). In particolare, l’idea chiave della termodinamica è l’energia e il passaggio dallo studio dell’energia nella Parte II a quello della termodinamica nella Parte III permette uno sviluppo senza interruzione di questo importante concetto. Lo studio dell’ottica (Parte V) viene affrontato direttamente dopo le oscillazioni e le onde (Parte IV), ma prima dell’elettricità e del magnetismo (Parte VI). Inoltre, affrontiamo lo studio dell’ottica ondulatoria prima dello studio dell’ottica geometrica. Le motivazioni alla base di questa organizzazione sono duplici. In primo luogo, l’ottica ondulatoria è ampiamente un’estensione delle idee generali delle onde; in un’organizzazione più tradizionale, prima che gli studenti arrivino ad affrontare lo studio dell’ottica ondulatoria avranno già dimenticato larga parte di ciò che avevano appreso sulle onde. In secondo luogo, nel modo in cui l’ottica viene presentata nella fisica introduttiva non si fa uso dei campi elettromagnetici. Le difficoltà documentate che gli studenti incontrano nello studio dell’ottica sono difficoltà legate allo studio delle onde, non allo studio dell’elettricità e del magnetismo. Non ci sono particolari ragioni, se non quelle legate alla tradizione didattica, per ritardare lo studio dell’ottica. Tuttavia, i capitoli sull’ottica possono facilmente essere affrontati dopo la Parte VI, se i docenti preferiscono quest’ordine di trattazione degli argomenti.