Giovanni Tonzig

Testi di Fisica, recensioni

BIENNIO - TRIENNIO - ENCICLOPEDIE E WEB - CONCORSI A CATTEDRA


AVVISI

  • Sono qui presi in considerazione:
    - testi attualmente proposti per il biennio della scuola superiore
    - testi attualmente proposti per il triennio
    - enciclopedie
    - manuali per le prove di ammissione all'università e per il concorso a cattedra
  • Per ogni testo sono citati e commentati in questa sede solo cinque degli errori rilevati (in rosso gli errori più gravi).
  • Per avere il file completo (ovviamente gratuito) delle citazioni relative a un particolare testo, basta richiederlo all’indirizzo giovanni.tonzig@fastwebnet.it.
  • Sono a disposizione degli Autori (e di chiunque altro) per eventuali rettifiche ai miei commenti.
  • La rassegna, attualmente molto incompleta, verrà gradualmente ampliata sia per quanto riguarda il numero dei testi esaminati, sia eventualmente per ulteriori segnalazioni sui testi già recensiti.

BIENNIO - OSSERVAZIONI GENERALI

  • Una impressionante, inutile, dispersiva alluvione di parole, figure, colori, effetti grafici vari.
  • Troppe pagine, peso del libro assolutamente improponibile.
  • Difficoltà assolutamente eccessiva, sia sotto l’aspetto qualitativo che sotto l’aspetto quantitativo.
  • Nessun editore osa discostarsi dalla linea editoriale del momento: sotto questo aspetto, i testi sono indistinguibili l’uno dall’altro. E naturalmente nessun editore si sottrae alla fantomatica, infernale didattica delle competenze-conoscenze-abilità.
  • Grafica: pedici ed esponenti sono quasi sempre troppo piccoli, si leggono con difficoltà. Dal punto di vista didattico, è un inconveniente grave.
  • Leggibilità faticosa con illuminazione artificiale, causa riflessi della carta patinata.
  • Si notano a volte chiaramente, in uno stesso volume, significative differenze di qualità didattica.

BIENNIO - OSSERVAZIONI SUI SINGOLI TESTI

  1. BOCCI - MALEGORI - POLI, Fisica – I colori dell’universo, DeA scuola – Petrini
    Chiarezza espositiva: complessivamente bene
    Rigore concettuale: pochi gli errori importanti, nell’insieme bene
    Alcuni errori del testo
  2. CAFORIO - FERILLI, Le risposte della fisica, Le Monnier scuola
    Chiarezza espositiva: bene
    Rigore concettuale: qualche scivolone, ma nell’insieme bene
    Alcuni errori del testo
  3. CUTNELL - JOHNSON - YOUNG - STADLER, La fisica di Cutnell e Johnson, Zanichelli
    Chiarezza espositiva: bene
    Rigore concettuale: non rilevati errori gravi
    Alcuni errori del testo
  4. FABBRI - MASINI, Quantum, corso di fisica quinquennale, SEI (volume 1)
    Chiarezza espositiva: sufficiente
    Rigore concettuale: nell’insieme sufficiente, malgrado errori anche importanti
    Alcuni errori del testo
  5. ROMENI, Realtà e fisica.blu, Zanichelli, seconda edizione
    Chiarezza espositiva: sufficiente
    Rigore concettuale: troppi errori
    Alcuni errori del testo

TRIENNIO

  1. AMALDI, L'Amaldi per i licei scientifici, Zanichelli (volume 1)
    Valgono sostanzialmente anche per questo primo volume le Osservazioni generali relative ai testi del biennio: troppi argomenti, troppe lungaggini. Approfondimenti spesso eccessivi.
    Chiarezza espositiva: complessivamente bene
    Rigore concettuale: disuguale nei diversi capitoli del volume, nell’insieme bene
    Alcuni errori del testo
  2. CERVESATO - GALMARINI, Il nuovo esame di stato / La seconda prova di Fisica e Matematica, SEI
    Volume, come dice il titolo, destinato agli studenti del quinto anno.
    Propone test a scelta multipla, quesiti a risposta aperta, problemi (tutti con dettagliata soluzione).
    Chiarezza espositiva: esemplare
    Rigore concettuale: esemplare
  3. CUTNELL - JOHNSON - YOUNG - STADLER, La fisica di Cutnell e Johnson, Zanichelli (primo volume)
    Testo troppo impegnativo, assolutamente improponibile a livello di terza superiore per quantità di argomenti e per approfondimento della trattazione. Traduzione dall’inglese spesso sgradevolmente letterale (es. p.46 “un valore massimo di intensità pari a”; p.394 “Il rendimento [...] è definito dal rapporto tra l’intensità del lavoro prodotto [...] e l’intensità del calore assorbito.”)
    Chiarezza espositiva: molto buona
    Rigore concettuale: anche se gli errori non mancano, in generale molto buono
    Alcuni errori del testo
  4. WALKER, Fisica - Idee e concetti, Pearson
    Chiarezza espositiva: bene
    Rigore concettuale: scarso
    Alcuni errori del testo
  5. CERVESATO, Elementi di fisica (meccanica, tomo primo); Elementi di fisica (elettromagnetismo); Elementi di fisica (fisica moderna)
    Tre testi, un unico giudizio cumulativo di eccellenza, per l'assoluto rigore concettuale non meno che per l'efficacia didattica del discorso. Dopo che i gloriosi Amaldi e Caldirola degli anni Sessanta-Settanta, e più tardi gli ottimi Vespi, Guizzetti, Calvani e Violino, sono stati sciaguratamente mandati al macero dai rispettivi editori, per almeno vent'anni io ho invano sollevato in tutte le possibili occasioni e sedi il problema grave della scadente qualità del testo di fisica. Adesso mi sento finalmente di dire, con immenso sollievo e con tanta riconoscenza, che con i testi di Ivan Cervesato la scuola italiana ha, da oggi, un problema in meno.

ENCICLOPEDIE E WEB

  1. TRECCANI ON LINE
    Alcuni errori dell'enciclopedia
  2. Sito NASA
    Alcuni errori del sito

CONCORSO A CATTERDRA

  1. ROSANNA CALVINO – CHIARA PRANTEDA, Concorso a cattedra 2018, Matematica e fisica (classi di concorso A20, A26, A27), Maggioli
    SEZIONE FISICA CLASSICA (pag.346-608)
    Lingua italiana: approssimativa. Pag.357: “si trasla il secondo vettore parallelamente a se stesso”. Pag.404: “Se lasciavate andare la molla essa, se non veniva deformata dalla forza, ritornava nella sua posizione di partenza”. Pag.424: “Supponiamo che avete impiegato un’energia”. Pag.622: “Einstein ebbe il genio di intendere” ecc...
    Lungaggini superflue: parole, parole, parole, parole. Da pag.356: tre pagine per spiegare a laureati in fisica (o matematica, o scienze) come si sommano due vettori. Da pag.398: due pagine per lo studio del piano inclinato.
    Approccio infantile, irritante, sembra che si rivolga a ragazzini di seconda media, o spieghi la fisica in un corso per la terza età. Esempio... “A tutti voi è capitato di comprimere una molla...” “è arrivato il momento di analizzare...” (equilibrio dei corpi rigidi). A pag.421: il fatto che esistano forze conservative e forze non conservative viene definito “un caso su cui gli scienziati stanno ragionando da secoli”... ma va là!
    Rigore concettuale: stendiamo un velo.
    Alcuni errori del testo

SCHEDE DEI LIBRI

  • UGO AMALDI, L’Amaldi per i licei scientifici.blu, Zanichelli

    p.178 “Durante un urto i corpi che collidono si comportano come un sistema non soggetto a forze esterne e quindi la loro quantità di moto totale si conserva.
    Proprio l’esempio delle bocce mostra chiaramente che la regola enunciata non ha validità generale: quando la boccia in volo A colpisce la boccia ferma B, quest’ultima, a causa della reazione del terreno, anch’essa a carattere impulsivo, acquista solo una minima parte della quantità di moto perduta dalla boccia A. Se vogliamo essere sicuri che l’urto fra due corpi conservi la quantità di moto complessiva, occorre che i due corpi non siano vincolati.

    p.223 “L’esperienza di Cavendish è stata poi ripetuta molte volte con strumenti sempre più precisi, fino a ottenere, per la costante di gravitazione universale, il valore accettato attualmente, cioè G = 6,67x10-11 N·m2/kg2”.
    Quel valore di G è in realtà accettato da svariati decenni: compare già, per esempio, in un testo del Caldirola del 1971, anche se nel testo dell’Amaldi del 1972 leggo ancora 6,66 anziché 6,67 (per inciso: magari gli studenti di oggi potessero ancora studiare su testi come quelli, tanto rigorosi quanto essenziali!). Gli “strumenti sempre più precisi” hanno portato (2014) ad avere attualmente come valore più attendibile un numero non con due, ma con cinque decimali, con incertezza solo sugli ultimi due: 6,67408 ± 0,00031).

    p.272 “L’ATTRITO NEI FLUIDI. La viscosità di un fluido si oppone al moto degli oggetti che sono immersi nel fluido [...]. Quando andiamo in bicicletta possiamo sentire in modo molto chiaro l’impedimento dovuto alla resistenza dell’aria.”
    La resistenza dell’aria al moto della bicicletta (o, alla pagina successiva, dell’automobile) dipende solo in piccola parte dall’attrito con l’aria (che determina forze tangenti alle superfici in movimento). Sono le forze di pressione (ortogonali alle superfici e più grandi, a causa della scia di vortici che si forma posteriormente, davanti al corpo in movimento che dietro) a essere determinanti. Per tali ragioni io non parlerei di “Attrito nei fluidi” o, nel titolo della pagina successiva di “attrito su un corpo in movimento nel fluido”, ma più genericamente di “resistenza al moto di un corpo in un fluido”: la cosiddetta resistenza del mezzo. Nota: che la resistenza possa dipendere soprattutto dalle forze di pressione è clamorosamente chiaro nel caso del paracadute della figura a p.273.

    p.328 “[...] il numero di gradi di libertà della molecola, cioè il numero di coordinate necessarie per descrivere il suo moto.”
    Non “il suo moto”, ma la sua posizione. Per conoscere il moto occorrerebbe mettere in gioco anche la variabile t. I gradi di libertà corrispondono anche al numero di modi indipendenti di accumulo dell’energia cinetica: tre per la traslazione per qualsiasi tipo di molecola, due per la rotazione nel caso di molecole a due atomi, tre per la rotazione nel caso di molecole a tre o più atomi.

    p.372 “Il calore latente di vaporizzazione dell’acqua è quasi sette volte maggiore del suo calore latente di fusione.
    Sì, ma solo se consideriamo la temperatura a cui l’acqua bolle sotto pressione 1 atm. In realtà, l’idea di calore di vaporizzazione non si riferisce solo al processo di ebollizione, ma a qualsiasi processo di evaporazione isoterma: e il fatto importante è che il calore di evaporazione non è costante, ma diminuisce al crescere della temperatura, addirittura annullandosi alla temperatura critica. Nel diagramma di p.378, il calore di evaporazione è quello che occorre per ottenere da 1 g di liquido 1 g di vapore alla stessa temperatura e sotto la stessa pressione, con ciò attraversando da sinistra a destra il tratto orizzontale di una isoterma.

  • FRANCO BOCCI - GIOVANNA MALEGORI - FRANCESCO POLI, Fisica – I colori dell’universo, DeA scuola – Petrini

    p.137 “L’attrito volvente [...] è molto minore di quello radente”.
    Riporto dal mio Fondamenti di meccanica classica.
    «In realtà, mentre l’attrito radente contrasta il moto di strisciamento con una forza, l’attrito volvente contrasta il moto di rotolamento col momento di una forza: e non ha molto senso confrontare due grandezze – una forza e un momento di forza – dimensionalmente diverse. Quello che possiamo senz’altro dire è che far rotolare una ruota applicando ad essa una forza motrice all’altezza del perno (caso della ruota anteriore di una bicicletta, o delle ruote di puro appoggio di un qualsiasi veicolo, ad esempio quelle di un’automobile col cambio in folle) è in genere molto meno impegnativo che trascinare la ruota in assenza di rotolamento.»

    p.166 “Per un corpo generico possiamo solo dire che il baricentro si trova vicino a dove è concentrata la maggior parte della massa”.
    No, non possiamo dirlo, la regola non ha assolutamente validità generale: se per esempio, a tavola, considero il sistema constituito da due bicchieri distanti una spanna l’uno dall’altro e da una briciola di pane posta più o meno a metà strada fra i due bicchieri, il baricentro del sistema dei tre corpi è più vicino alla briciola, dove è concentrata la minor parte della massa.

    p.221 (riquadro a colore) “In assenza di reazioni chimiche o fisiche...”.
    Reazioni fisiche? E cioè?

    p.443 “È inerziale ogni sistema di riferimento fisso rispetto alla Terra”.
    La Terra è un riferimento inerziale solo per osservazioni poco precise e comunque di breve durata. Il piano di oscillazione di un pendolo, che nei riferimenti inerziali ha una posizione fissa, al Polo Nord (o Sud) ruota di 15° in un’ora, a Milano di 11° in un’ora, all’equatore non ruota. L’esempio classico di riferimento inerziale è il sistema delle stelle fisse: che non a caso, in fotografie di lunga esposizione, descrivono archi di circonferenza e non segmenti rettilinei, come avverrebbe se la Terra fosse a sua volta un riferimento inerziale.

  • ANTONIO CAFORIO - ALDO FERILLI, Le risposte della fisica, Le Monnier scuola

    p.128 “Quando un corpo scorre su una superficie l’attrito è detto radente, quando rotola è detto volvente”.
    E quando una palla rotola in discesa, non c’è attrito radente? Come fa allora ad aumentare la velocità di rotazione? Se, durante il rotolamento delle ruote, le gomme di un’automobile non fossero soggette a forze di attrito radente, le ruote motrici slitterebbero ad ogni intervento dell’acceleratore, e la velocità di rotazione delle ruote di puro appoggio sarebbe, dalla partenza in poi, costantemente nulla. E non parliamo di quello che, in assenza di attrito radente (tipo ruote su ghiaccio), succederebbe a ogni azionamento dei freni.

    p.151 “Moto traslatorio, quando tutti i punti del corpo si muovono su traiettorie parallele e sono fermi l’uno rispetto all’altro”.
    Che significa ‘traiettorie parallele’ nel caso, per esempio, del moto traslatorio della navetta di una ruota panoramica? Parallele (ed equiverse) sono semmai, in uno stesso istante, le velocità dei diversi punti del corpo. Ma poi, che significa che un punto è fermo rispetto a un altro punto? Che la distanza è costante? Questo è in ogni caso già implicito nell’idea di corpo rigido, non occorre che il moto sia traslatorio.

    p.186 “La forza esercitata dal fluido sulla superficie, se non fosse perpendicolare a essa, avrebbe una componente parallela che causerebbe un moto del fluido, in contraddizione con il fatto che il fluido è in quiete. Quindi la forza dovuta alla pressione è sempre perpendicolare alla superficie qualunque sia la sua orientazione”.
    La forza dovuta alla pressione è perpendicolare alla superficie del recipiente in qualsiasi caso, e non solo nel caso statico: discende dalla definizione stessa di ‘pressione’.
    Non si vede poi in che modo “la forza esercitata dal fluido” potrebbe determinare “un moto del fluido”: casomai, in assenza di altre forze, un moto della parete su cui la forza agisce. Ma la verità vera è che un fluido in quiete è totalmente privo di viscosità, e dunque totalmente indifeso rispetto agli sforzi tangenziali (come comprovato per esempio dall’orizzontalità della superficie libera).

    p.318 “Tuttavia l’accelerazione della Terra è molto piccola e possiamo considerare il nostro pianeta, con buona approssimazione, un sistema inerziale”.
    Sì, ma solo per osservazioni di breve durata. Il piano di oscillazione di un pendolo, che nei riferimenti inerziali ha una posizione fissa, al Polo Nord (o Sud) ruota di 15° in un’ora, a Milano di 11° in un’ora, all’equatore non ruota. L’esempio classico di riferimento inerziale è il sistema delle stelle fisse: che non a caso, in fotografie di lunga esposizione, descrivono archi di circonferenza e non segmenti rettilinei, come avverrebbe se la Terra fosse un riferimento inerziale.

    p.377 “Principio di conservazione dell’energia meccanica. Se su un sistema compiono lavoro solo forze conservative, la sua energia meccanica, somma dell’energia potenziale totale U e dell’energia cinetica totale K, si mantiene costante”.
    Se le forze sono tutte conservative la conservazione dell’energia non è un principio, non è neanche una legge della fisica, è solo un banale teoremino. I principi sono una cosa ben più seria!
    Cito dal mio Semplicemente fisica, pag.86: «Allora, anche la ‘legge’ di conservazione dell’energia nella sua forma più elementare, la prima in cui ci si imbatte nello studio della fisica (“l’energia complessiva, cinetica più potenziale, di un corpo soggetto solo a forze conservative è costante”) non è affatto una legge fisica, ma nient’altro che una conseguenza di come energia cinetica ed energia potenziale sono state definite: nessuna esperienza la potrà mai smentire, per ciò stesso non si può denominare legge. Chiamiamolo teorema. Dunque la conservazione dell’energia non è una legge? Certo che lo è, ma solo a partire dal momento in cui è l’esperienza, e solo l’esperienza, che può confermarne la validità» ecc. ecc.

  • CUTNELL - JOHNSON - YOUNG - STADLER, La fisica di Cutnell e Johnson, Zanichelli

    p.75 “Esistono due tipi di forze di attrito: la forza di attrito radente... la forza di attrito volvente”.
    Non trattare poi nel dettaglio l’attrito volvente può essere una scelta ragionevole, ma una spiegazione del perché una biglia lanciata lungo un piano orizzontale rallenta e si ferma bisogna pur darla.

    p.107 “Un punto materiale è in equilibrio quando la risultante delle forze che agiscono su di esso è nulla. Questa condizione non basta ad assicurare l’equilibrio a un corpo rigido”.
    Dopo di che, viene introdotta la condizione supplementare dell’uguaglianza a zero della risultante dei momenti. Giusto, ma il fatto che la somma delle forze sia zero “non basta ad assicurare” neanche l’equilibrio del punto materiale; e neanche con la condizione supplementare dell’uguaglianza a zero della somma dei momenti assicura l’equilibrio di un corpo rigido.

    p.144 “Un corpo immerso in un fluido subisce una forza diretta verso l’alto che ha un modulo uguale al peso del fluido spostato”.
    Sì, ma a una ben precisa condizione che sarebbe stato meglio specificare: che rispetto al fluido il corpo immerso sia immobile. Come spiegare, altrimenti, la spinta che una barca a vela subisce da parte del vento?
    (Tra parentesi: il testo si esprime spesso in modo non proprio esemplare, questo è solo un esempio. Suppongo sia l’effetto-traduzione)

    p.345 “Finora abbiamo preso in considerazione solo due forme di energia, l’energia cinetica e l’energia potenziale elastica e della forza peso. Esistono però molti altri tipi di energia, come l’energia elettrica, l’energia chimica e l’energia termica”.
    “Due forme”, dice il testo, poi però nell’elenco mette, oltre all’energia cinetica, due tipi di energia potenziale, dunque in totale tre tipi di energia. Giusto, basta intendersi sul senso delle parole: tre tipi ma due sole forme, la cinetica e la potenziale. Poi però il testo elenca altri tre tipi, e si dimentica di dire che le ‘forme’ restano due, la cinetica e la potenziale: essendo potenziale l’energia elettrica, potenziale l’energia chimica, cinetica l’energia termica. E si noti che, in quanto lavoro eventuale delle forze conservative, l’energia potenziale è nient’altro che energia cinetica in più o in meno allo stato di possibilità.
    Dal mio 100 errori di fisica, capitolo 47: »Quanto alle ‘molte forme di energia’, il concetto mi sembra non solo poco interessante, ma anche abbastanza pericoloso, perché suggerisce idee perverse [...]. Al contrario, mi sembrerebbe più istruttivo unificare: sottolineare che, al di là dell’apparente molteplicità delle manifestazioni energetiche, l’idea ultima di energia è, in Fisica classica almeno, una sola. Perché dietro la parola energia troviamo sempre, in ultima analisi, l’energia cinetica: mv²/2 per le particelle di materia, hf per le particelle di radiazione.» Dove chiaramente h è la costante di Planck, f la frequenza dell’onda elettromagnetica.

    p.346 “L’energia non può essere né creata né distrutta, ma solo convertita da una forma a un’altra”.
    Giusto, ma siccome in precedenza (p.343) ha condizionato la conservazione dell’energia a un lavoro nullo delle eventuali forze non conservative, la generalizzazione richiederebbe un’informazione essenziale: a livello di particelle, tutte le forze sono conservative.

  • CUTNELL - JOHNSON - YOUNG - STADLER, La fisica di Cutnell e Johnson, Zanichelli (primo volume)

    p.121 “Ogni sistema di riferimento in moto rettilineo uniforme rispetto alla Terra è approssimativamente un sistema inerziale”.
    Sì, ma solo per osservazioni di breve durata. Il piano di oscillazione di un pendolo, che nei riferimenti inerziali ha una posizione fissa, al Polo Nord (o Sud) ruota di 15° in un’ora, a Milano di 11° in un’ora, a Palermo di 9° in un’ora (all’equatore non ruota). L’esempio classico di riferimento inerziale è il sistema delle stelle fisse: che non a caso, in fotografie di lunga esposizione, descrivono archi di circonferenza e non segmenti rettilinei, come avverrebbe se la Terra fosse un riferimento inerziale.

    p.154 “Un sistema è isolato quando non agiscono forze esterne su di esso o la risultante delle forze esterne è nulla”.
    Affermazione incredibile in un testo di questo livello. Lo studente impara che un corpo rigido che entra in rotazione per effetto di una coppia di forze è un sistema isolato. E che un filo elastico che, sotto l’azione di forze uguali e contrarie applicate alle due estremità, si allunga, si riscalda e alla fine si spezza è un sistema isolato. Per potersi considerare isolato anche se soggetto a forze, un corpo deve essere rigido; e deve risultare zero, oltre che la somma delle forze, anche la somma dei relativi momenti rispetto a uno stesso punto arbitrario.

    p.365 “Primo principio della termodinamica. [...] L è positivo quando il lavoro è compiuto dal sistema e negativo quando il lavoro è compiuto sul sistema”.
    L’affermazione, assai comune, è in realtà priva di senso: il lavoro compiuto dal sistema, vale a dire dalle forze che il sistema esercita su corpi che non fanno parte del sistema, può essere, a seconda dei casi, sia positivo che negativo (si pensi alla spinta esercitata sul pistone di chiusura di un recipiente cilindrico verticale dal gas racchiuso all’interno: il lavoro compiuto dal gas è positivo se il pistone si sposta verso l’alto, altrimenti è negativo). Analogamente, può risultare sia positivo che negativo il lavoro compiuto sul sistema da parte di forze esterne ad esso applicate. Dire che il lavoro termodinamico è positivo quando è compiuto dal sistema, altrimenti è negativo, corrisponde a dire che il lavoro termodinamico è contemporaneamente positivo e negativo, visto che compiono sempre simultaneamente lavoro sia il sistema sull’ambiente che l’ambiente sul sistema.

    p.366 “Una trasformazione è detta quasi-statica se avviene così lentamente che, in ogni istante, il gas passa da stati di equilibrio successivi [...]”.
    Altro esempio di formulazione a dir poco maldestra, oscura perchè internamente contraddittoria (”in ogni istante” il gas è in uno stato di equilibrio, ma è contemporaneamente in uno stato di passaggio “da stati di equilibrio successivi”). Si poteva per esempio dire che una trasformazione quasi-statica è una trasformazione in cui ogni stato intermedio del sistema è ai fini pratici indistinguibile da uno stato di equilibrio (differenze di pressione e di temperatura inapprezzabili, o comunque trascurabili, nell’ambito del sistema). Oppure, in alternativa (gli Autori si dividono, caso non unico in termodinamica), la trasformazione quasi-statica è una trasformazione puramente ideale costituita da una successione continua di stati di equilibrio.

    p.396 “Anche nell’enunciato di Clausius è essenziale l’espressione «l’unico risultato». Infatti, un frigorifero sottrae calore da un corpo freddo posto al suo interno, e lo disperde in un corpo più caldo come l’ambiente esterno. Ma per realizzare ciò è necessario fornire un lavoro al sistema, quindi il trasferimento di calore non è l’unico risultato della trasformazione: infatti il frigorifero consuma energia elettrica”.
    Il fatto che il trasferimento di calore non sia l’unico risultato non è legato al fatto che venga anche consumata dell’energia: ma al fatto che, se vogliamo che il gas ritorni allo stato iniziale, occorre che venga consumata una quantità di energia (eseguito sul gas un lavoro) più grande di quanto strettamente necessario a spostare una data quantità di calore da bassa ad alta temperatura; e che venga di conseguenza ceduta ad alta temperatura una quantità di calore superiore a quella assorbita a bassa temperatura. Così, insieme allo spostamento di calore da bassa ad alta temperatura, si è verificata la ‘trasformazione’ in calore, e la sua cessione ad alta temperatura, del lavoro supplementare eseguito sul gas.

  • SERGIO FABBRI - MARA MASINI, Quantum, corso di fisica quinquennale, primo volume, SEI

    p.171 “La molecola è la più piccola parte di una sostanza che può esistere conservando tutte le proprietà fisiche e chimiche della sostanza stessa”.
    Tutte le proprietà fisiche? Per esempio, che so, lo stato di aggregazione... la temperatura di fusione... la costante di elasticità... la conducibilità termica... la resistività elettrica?

    p.174 “L’acqua uscente dal foro in alto A arriva meno lontano rispetto a quello uscente dal foro più in basso B che, a sua volta, cade più vicino rispetto al getto uscente da C”.
    Perfetto esempio di esperienza puramente immaginaria che, se realmente effettuata, darebbe un risultato del tutto diverso: il getto che arriva più lontano dal serbatoio è quello che fuoriesce non dal foro più basso, bensì dal foro equidistante dalla base e dalla superficie libera (per la dimostrazione si veda eventualmente alla pag.441 del mio Fondamenti di meccanica classica. È ben vero che, più il foro è basso, più grande è la velocità di uscita dell’acqua: ma entra ovviamente in gioco anche la distanza verticale del foro dal terreno.

    p.283 “In assenza di forze o, più realisticamente, nel caso in cui la risultante delle forze agenti è nulla, se un corpo è fermo continua a rimanere fermo”.
    Diventa allora difficile spiegare l’allungamento che può subire un elastico per effetto di forze di uguale valore e opposta direzione (dunque a risultante zero) applicate alle due estremità. Né si spiega l’effetto di rotazione che due forze di ugual valore e opposta direzione tendono a produrre su un corpo rigido quando hanno diversa retta d’azione. In effetti, le condizioni necessariamente verificate in caso di equilibrio (anche se non sufficienti a garantire l’equilibrio) sono in qualsiasi caso (non solo per i corpi rigidi) almeno due (più di due per i corpi non rigidi): deve essere zero la somma delle forze, ma deve essere zero anche la somma dei momenti delle forze (valutati rispetto a un punto qualsiasi, purché lo stesso per tutte le forze).

    p.339 “L’energia meccanica, costituita da energia cinetica e potenziale, è soltanto una delle numerose forme di energia (elettrica, magnetica, chimica...)”.
    Le forme di energia elencate tra parentesi sono in realtà ancora energia cinetica o energia potenziale. L’energia potenziale magnetica di per sé non esiste (la forza magnetica non compie mai lavoro). Però potrebbe lavorare una componente della forza, per es. la forza attrattivo-repulsiva tra spire di corrente, o tra magneti.
    Dal mio 100 errori di fisica, capitolo 57: »Quanto alle ‘molte forme di energia’, il concetto mi sembra non solo poco interessante, ma anche abbastanza pericoloso, perché suggerisce idee perverse [...]. Al contrario, mi sembrerebbe più istruttivo unificare: sottolineare che, al di là dell’apparente molteplicità delle manifestazioni energetiche, l’idea ultima di energia è, in Fisica classica almeno, una sola. Perché dietro la parola energia troviamo sempre, in ultima analisi, l’energia cinetica: mv²/2 per le particelle di materia, hf per le particelle di radiazione.»
    Aggiungo qui ad ogni buon conto: h è la costante di Planck, f la frequenza dell’onda elettromagnetica.

    p.377 “[...] dire che un corpo A ha una temperatura maggiore del corpo B implica che le sue molecole sono mediamente più veloci”.
    No, implica che le sue molecole hanno mediamente più energia cinetica di traslazione. Che siano anche più veloci è da vedere, visto che l’energia cinetica dipende anche dalla massa. Lo stesso errore è ripetuto nella figura sottostante, dove si parla di molecole lente, di molecole veloci, di molecole alla stessa velocità.

  • CLAUDIO ROMENI, Realtà e fisica.blu, Zanichelli, seconda edizione

    p.148 “Quando si studia l’azione di due o più forze che agiscono contemporaneamente su un corpo, è sempre possibile sostituirle con la loro somma vettoriale”.
    Assolutamente no, la sostituzione è in generale possibile solo se le forze sono applicate in uno stesso punto. Si veda più sotto al n.185.

    p.150 “Un corpo in quiete [...] rimane fermo quando la forza totale applicata su di esso è nulla.”.
    Diventa allora difficile spiegare l’allungamento che può subire un elastico per effetto di forze di ugual valore e opposta direzione (dunque a risultante zero) applicate alle due estremità. Né si spiega l’effetto di rotazione che due forze di uguale valore e opposta direzione tendono a produrre su un corpo rigido quando le due forze hanno diversa retta d’azione. In effetti, le condizioni necessariamente verificate in caso di equilibrio (anche se non sufficienti a garantire l’equilibrio) sono in qualsiasi caso (non solo per i corpi rigidi) almeno due (più di due per i corpi non rigidi): deve essere zero la somma delle forze, ma deve essere zero anche la somma dei momenti delle forze (valutati rispetto a un punto qualsiasi, purché lo stesso per tutte le forze).

    p.177 “Un corpo che ha dimensioni trascurabili rispetto all’ambiente in cui si trova può essere approssimato con un punto materiale”.
    Dire che la definizione non definisce niente è il minimo. A quali condizioni le dimensioni si potranno considerare “trascurabili rispetto all’ambiente”? Qual è il criterio? Che cos’è l’ambiente? Ma poi, che un corpo sia “piccolo”, o anche molto piccolo, non ci assicura ancora che sia possibile schematizzarlo come un punto, neanche se restiamo nell’ambito della pura meccanica. Potrebbe magari bastare a definirne, in un problema, la posizione, ma potrebbe non bastare a studiarne il movimento, come per esempio nel caso di una sferetta, piccola quanto si vuole, che scende lungo un piano inclinato: se non ci fosse attrito il moto sarebbe di semplice traslazione e potremmo effettivamente calcolare la velocità finale assimilando la sferetta a un punto materiale. Ma se c’è attrito, e quindi rotolamento, l’accelerazione del centro della sferetta (che notoriamente si comporta come se in esso fosse localizzata l’intera massa e su di esso agissero tutte le forze, in particolare la forza d’attrito) sarebbe, rispetto al caso precedente, inferiore: (5/7) gsenφ anziché gsenφ. Conseguentemente sarebbe maggiore (per un fattore 1,18) il tempo di percorrimento dello scivolo, e sarebbe minore nello stesso rapporto la velocità finale. Il calore, per esempio, necessario ad aumentare di un grado, a volume costante, la temperatura di un gas costituito da un dato numero di molecole tutte uguali è proporzionale ai ‘gradi di libertà’ delle molecole: solo tre – come tre sono le coordinate che definiscono la posizione di un punto – per le molecole a un solo atomo; ma cinque per le molecole a due atomi, e sei per le molecole a tre o più atomi. Evidentemente, per quanto trascurabili possano essere le loro dimensioni “rispetto all’ambiente”, le molecole non possono in questo caso essere schematizzate come semplici punti.

    p.185 “La risultante di un sistema di forze che agiscono su un corpo è la forza che, applicata da sola, ha lo stesso effetto provocato dall’azione complessiva delle singole forze”.
    Diventa allora difficile spiegare l’allungamento che può subire un elastico per effetto di forze di uguale valore e opposta direzione (dunque a risultante zero) applicate alle due estremità. Né si spiega l’effetto di rotazione che due forze di ugual valore e opposta direzione tendono a produrre su un corpo rigido quando le due forze hanno diversa retta d’azione. In effetti, le condizioni necessariamente verificate in caso di equilibrio (anche se non sufficienti a garantire l’equilibrio) sono in qualsiasi caso (non solo per i corpi rigidi) almeno due (più di due per i corpi non rigidi): deve essere zero la somma delle forze, ma deve essere zero anche la somma dei momenti delle forze (valutati rispetto a un punto qualsiasi, purché lo stesso per tutte le forze).

    p.192 “Il baricentro o centro di gravità di un corpo rigido è il punto d’applicazione della forza peso del corpo”.
    E quando il baricentro è un punto che non appartiene al corpo, come nel caso di un anello o di un bicchiere? O come nel caso dell’atleta che, nel salto in alto, supera l’asticella con lo stile Fosbury, vedi l’illustrazione proposta dal testo poche righe più sotto? Il centro di un sistema di forze parallele, come sono i pesi dei singoli punti di un corpo (nel qual caso il centro del sistema di forze si chiama baricentro), va purtroppo definito in modo un po’ più complicato: per esempio, dicendo che è il punto rispetto al quale si mantiene uguale a zero il momento complessivo delle forze in questione al variare della loro comune direzione. Nel caso delle forze peso e nel caso di un corpo rigido, la forza che da sola, comunque il corpo venga orientato rispetto al terreno, è in grado di fare equilibrio ai pesi delle particelle del corpo passa sempre dal baricentro. Di qui la possibilità di individuare la posizione del baricentro di una sagoma rigida appendendola prima in corrispondenza di un suo punto A e poi in corrispondenza di un suo punto B: la verticale per A, tracciata sulla sagoma nel primo caso, e la verticale per B, tracciata sulla sagoma nel secondo caso, contengono entrambe il baricentro, che è quindi il punto in cui le due rette si intersecano.

  • ROSANNA CALVINO – CHIARA PRANTEDA, Concorso a cattedra 2018, Matematica e fisica (classi di concorso A20, A26, A27), Maggioli
    SEZIONE FISICA CLASSICA (pag.346-608)

    p.365 “La cinematica è quel ramo della fisica che si occupa dello studio del moto dei corpi senza considerarne né le dimensioni (i corpi si considerano puntiformi) né le cause che l’hanno generato”.
    A leggere che, in cinematica, “i corpi si considerano puntiformi”, i fruitori del libro - tutti reduci da impegnativi studi scientifici universitari - crederanno di sognare: viene infatti spazzata via in un solo colpo l’idea di moto di traslazione, di moto di rotazione, di moto piano, di moto polare, di moto di rototraslazione... con tutte le complicazioni matematiche relative al calcolo di velocità e accelerazione dei diversi punti del corpo in movimento. Bella semplificazione, non c’è che dire.

    p.389 “Un corpo si muove perché su di esso agiscono una o più forze”.
    Dunque un corpo che non si muove non è soggetto a forze? È la fine della statica. Ma è contemporaneamente la fine del principio di inerzia, a norma del quale in assenza di forze un corpo (puntiforme) si muove di moto rettilineo e uniforme, e solo come caso del tutto particolare ha velocità zero. L’effetto delle forze non è la velocità, ma l’accelerazione, come si sa dalle prime classi del liceo.

    p.392 “Per il principio di azione e reazione queste due forze sono uguali ed opposte”.
    Le forze in questione sono il peso di un libro in equilibrio sulla superficie di un tavolo e la forza che il tavolo esercita sul libro. In realtà, le forze per le quali in questo caso vale il principio di azione e reazione non sono il peso e la reazione del vincolo (il tavolo), bensì il peso (attrazione gravitazionale proveniente dal pianeta Terra) e l’attrazione del libro sulla Terra; oppure, la reazione del tavolo e la forza del libro sul tavolo. Controprova: se la scena si svolgesse su un ascensore con velocità in variazione, il peso del libro sarebbe diverso dalla forza del libro sul tavolo e dalla forza del tavolo sul libro.

    p.415 “L’energia di un corpo indica la capacità che il corpo ha di compiere del lavoro”.
    Ma no, vedi il capitolo 40 (“Il comune senso dell’energia”) in G. Tonzig, 100 errori di fisica. Ne riporto qui di seguito la parte conclusiva.
    «La verità è che, per come il lavoro e l’energia vengono definiti, tra energia di un corpo e lavoro da esso compiuto non esiste in Fisica alcuna correlazione di carattere generale. Mi limito, per ora, a parlare di energia cinetica. Come tutti sanno (e come si deduce immediatamente dal teorema dell’energia cinetica), l’energia cinetica di un punto materiale K avente velocità v rappresenta il lavoro che le forze applicate a K hanno dovuto compiere per portarne la velocità da zero a v. O anche, a meno del segno, il lavoro che le forze applicate a K dovranno compiere per azzerarne la velocità. E che relazione intercorre tra lavoro delle forze applicate a K e lavoro delle forze esercitate da K? In generale nessuna, assolutamente nessuna. È questo il punto!
    Esempio. Un blocco A, portatore di una carica elettrica positiva, viene lanciato lungo un piano orizzontale, in assenza d’aria e di attrito, verso un blocco B che non ha possibilità di movimento, a sua volta carico di segno più. Dato che ognuno dei due blocchi esercita sull’altro una forza repulsiva, dal momento del lancio in poi A procede verso B perdendo via via velocità: se la sua velocità iniziale non è troppo grande, si arresta prima di arrivare a contatto con B per poi ripartire immediatamente dopo in direzione opposta. Durante la fase di rallentamento, A perde tutta la sua energia cinetica: quanto lavoro ha compiuto? Zero, visto che B, al quale è applicata la forza proveniente da A, non si è mosso. Viceversa B, pur essendo completamente privo di energia cinetica, ha compiuto un lavoro resistente esattamente uguale all’energia cinetica persa da A. E, dato che nulla vieta di ripetere l’esperienza all’infinito, la conclusione è che da un corpo privo di energia cinetica ci si può aspettare un lavoro comunque grande. E allora? Allora siamo all’evidenza: l’energia cinetica di un corpo non rappresenta affatto la sua attitudine all’esecuzione di lavoro. Al cap.43 il discorso verrà esteso all’energia potenziale. E alla bella favola che l’energia di un corpo sia il lavoro che esso può compiere, qualcuno forse non crederà più.»

    p.420 “L’energia potenziale elastica è l’energia immagazzinata in una molla”.
    L’energia potenziale elastica kx²/2 non è da attribuire alla molla, ma all’oggetto sul quale agisce la forza della molla. Si consideri la figura: la deformazione x della molla implica il lavoro ±kx²/2 della molla sull’oggetto ad essa fissato, con uguale incremento dell’energia cinetica dell’oggetto; ma se, come nei problemi di fisica si assume sempre, la molla ha massa zero (molla ideale), il lavoro complessivo delle forze elastiche esterne e interne è per la molla in ogni caso zero (la sua energia cinetica complessiva rimane infatti sempre nulla), ed è quindi zero la sua energia potenziale elastica. Se poi vogliamo considerare una molla reale (massa diversa da zero) l’energia potenziale elastica (il lavoro complessivo delle forze elastiche, dunque l’energia cinetica da tale lavoro prodotta) non sarebbe zero, ma non sarebbe esprimibile come kx²/2 (lavoro della sola forza elastica proveniente per reazione dal blocco).
    molla

  • TRECCANI ON LINE

    [A] Definizione di energia: “Capacità che un corpo o un sistema di corpi ha di compiere lavoro, sia come energia in atto, cioè che opera nel processo in cui si produce un lavoro ed è a esso commisurata, sia come energia potenziale, suscettibile di tradursi in atto attraverso opportune, varie trasformazioni.”
    [B] “L'energia è la grandezza fisica che misura la capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro, a prescindere dal fatto che tale lavoro sia o possa essere effettivamente svolto”.
    Un polverone di parole per coprire un errore grave che, frequentissimo in un normale testo del liceo, scandalizza non poco se è coperto dal marchio Treccani. Riporto su questo argomento, dal mio 100 errori di fisica, la parte finale del capitolo “Il comune senso dell'energia”.
    «La verità è che, per come il lavoro e l'energia vengono definiti, tra energia di un corpo e lavoro da esso compiuto non esiste in fisica alcuna correlazione di carattere generale. Mi limito, per ora, a parlare di energia cinetica. Come tutti sanno (e come si deduce immediatamente dal teorema dell'energia cinetica), l'energia cinetica di un punto materiale K avente velocità v rappresenta il lavoro che le forze applicate a K hanno dovuto compiere per portarne la velocità da zero a v. O anche, a meno del segno, il lavoro che le forze applicate a K dovranno compiere per azzerarne la velocità. E che relazione intercorre tra lavoro delle forze applicate a K e lavoro delle forze esercitate da K? In generale nessuna, assolutamente nessuna. È questo il punto!
    Esempio. Un blocco A, portatore di una carica elettrica positiva, viene lanciato lungo un piano orizzontale, in assenza d'aria e di attrito, verso un blocco B che non ha possibilità di movimento, a sua volta carico di segno più. Dato che ognuno dei due blocchi esercita sull'altro una forza repulsiva, dal momento del lancio in poi A procede verso B perdendo via via velocità: se la sua velocità iniziale non è troppo grande, si arresta prima di arrivare a contatto con B per poi ripartire immediatamente dopo in direzione opposta. Durante la fase di rallentamento, A perde tutta la sua energia cinetica: quanto lavoro ha compiuto? Zero, visto che B, al quale è applicata la forza proveniente da A, non si è mosso. Viceversa B, pur essendo completamente privo di energia cinetica, ha compiuto un lavoro resistente esattamente uguale all'energia cinetica persa da A. E, dato che nulla vieta di ripetere l'esperienza all'infinito, la conclusione è che da un corpo privo di energia cinetica ci si può aspettare un lavoro comunque grande. E allora? Allora siamo all'evidenza: l'energia cinetica di un corpo non rappresenta affatto la sua attitudine all'esecuzione di lavoro. Al cap.43 il discorso verrà esteso all'energia potenziale. E alla bella favola che l'energia di un corpo sia il lavoro che esso può compiere, qualcuno forse non crederà più.»

  • Sito NASA

    In questo documento, di provenienza NASA Space Place, si vuole a un certo punto spiegare come mai i satelliti se ne stanno in orbita senza cadere. La spiegazione che viene data è questa: "This happens because there is a balance between the energy the satellite picked up from the rocket – colled momentum – and the pull of Earth's gravity. The balance of these two forces can keep a satellite in orbit for many years"). Dunque, in poche righe si apprende qui quanto segue:
    1. L'energia è detta quantità di moto (in inglese, momentum);
    2. L'energia e la quantità di moto sono forze;
    3. L'equilibrio tra la forza-energia (o tra la forza-quantità di moto) e la forza attrattiva gravitazionale è ciò che permette al satellite di restare in orbita.
    A questo punto, il lettore-studente-navigatore, già frastornato dall'idea che l'energia possa essere detta quantità di moto (che corrisponde in realtà a un'energia diviso una velocità) e che entrambe possano dirsi forze (che significa in realtà un'energia diviso una lunghezza), si chiederà come sia mai possibile che l'equilibrio fra due forze possa produrre, anziché un moto rettilineo, il moto circolare del satellite: e, non trovando risposta, il lettore-studente-navigatore penserà una volta di più che la fisica è quella dannata cosa che non si capirà mai. Una cosa è certa: in tanti anni di liceo e di Politecnico, neanche il peggiore dei miei studenti sarebbe mai arrivato a scrivere quello che oggi si può leggere nel sito della NASA.

  • JAMES S.WALKER, Fisia - Idee e Concetti, secondo biennio, Pearson

    pag.65 “Le forze di attrito si oppongono al moto”.
    Frase pericolosamente ambigua, perché nella vita di ogni giorno l'attrito è in realtà ciò che rende possibile il moto: in assenza di attrito non potremmo camminare, e le ruote della macchina girerebbero a vuoto.

    pag.64 (figura b) “Percorrendo la curva un'auto si mantiene in traiettoria grazie all'attrito volvente fra i suoi pneumatici e la superficie stradale”
    Errore tremendo, che ha però il pregio dell'originalità (in tanti anni, non ho mai trovato in giro niente di simile). L'attrito che tiene in traiettoria la macchina non è l'attrito volvente, ma l'attrito radente. L'attrito volvente contrasta il rotolamento, non lo scivolamento.

    pag.81 “Idea Centrale. Un corpo è in equilibrio quando è nulla la risultante delle forze applicate a esso ed è nullo il momento torcente totale”
    Sarà anche “centrale”, ma è un'idea fuorviante. Che la somma delle forze e la somma dei momenti siano zero è una condizione necessaria, ma non sufficiente per l'equilibrio. Ma poi, perché chiamare ‘torcente’ il momento delle forze? Questa è, per quel che ne so, una novità assoluta. E se fosse invece un normalissimo momento flettente?

    pag.83 “Un punto materiale è in equilibrio statico se è fermo, se cioè la risultante R delle forze che agiscono su di esso è uguale a zero”
    Fino alla virgola è tutto ok, dopo la virgola la situazione precipita. La legge più elementare e più fondamentale della fisica, il principio d'inerzia, stabilisce che se è zero la forza complessiva è anche zero l'accelerazione, non la velocità. Perciò: come caso del tutto particolare velocità zero, più in generale velocità sempre uguale in valore e direzione.

    pag.235 “La grandezza mv²/2 [...] ha un significato speciale in fisica: è un'energia di movimento e viene chiamata energia cinetica, Ec”
    D'accordo, l'energia cinetica è un'energia di movimento. Ma questa è in assoluto la prima volta che la parola energia compare nel testo, e dunque dire che mv²/2 è “un'energia di movimento” non significa nulla. Bastava dire: la grandezza Ec = mv²/2 viene chiamata energia cinetica. Punto.