Lo scopo della fisica è quello di spiegare molti fenomeni naturali che accadono intorno a noi, ad esempio come si muovono i corpi, cos'è la corrente elettrica, come accadono i cambiamenti di stato, cos'è il calore, la luce e molto altro.
Fino a qualche secolo fa chi si occupava della fisica era il filosofo (naturale) che è stato via via rimpiazzato da figure più moderne e specializzate quali il fisico, il chimico, il biologo, il geologo, l' ingegnere, ecc.
La prima domanda da porci nell'approccio alla fisica è come si studiano i fenomeni fisici. La risposta viene fornita dal metodo sperimentale : mediante l'osservazione, associata all'indagine sperimentale, si cerca di riprodurre, in condizioni accessibili, misurabili e controllate, i fenomeni che spontaneamente avvengono nel mondo che ci circonda. Il metodo sperimentale (o scientifico) è stato attribuito a Galileo Galilei (Pisa 1564- Arcetri 1642), con il quale per la prima volta nella storia della scienza si applica il metodo sperimentale allo studio dei processi naturali. Nasce con lui una nuova indagine scientifica: la riproduzione artificiale di un fenomeno con dispositivi appositamente costruiti in modo da giungere a una valutazione quantitativa e quindi alla formulazione matematica di una o più leggi. Da quel momento in poi ogni teoria viene accettata solo se verificata sperimentalmente.
Le attività del metodo sperimentale sono sintetizzate nei seguenti punti:
- Osservazione del fenomeno: osserazione e analisi del problema che vogliamo analizzare;
- Scelta delle grandezze: scegliere le grandezze interessate (tempo, altezza, massa, densità, ecc);
- Formulazione di una ipotesi: l'esperienza ci suggerisce la formulazione di una ipotesi. L'ipotesi non è ancora qualcosa di certo, ma qualcosa suggerita dal nostro intuito e da analisi qualitative del problema;
- Esperimento per la verifica delle ipotesi: l'attuazione dell'esperimento controllato sottopone a verifica sperimentale le ipotesi formulate;
- Formulazione della legge: se l'ipotesi è confermata dall'esperimento, diventa legge. Altrimenti, è necessario formulare altre ipotesi e sottoporle a verifica sperimentale. Il procedimento continua finchè non si trova l'ipotesi giusta che in tal caso diventa legge.
Il metodo sperimentale può essere quindi rappresentato attraverso il seguente diagramma di flusso:
Osserviamo che ogni singolo esperimento può far cadere qualsiasi teoria: la fisica è dunque una disciplina in continua evoluzione che può portare, attraverso l'utilizzo corretto del metodo sperimentale, alla confutazione di vecchie teorie a favore di altre.
