lunedì 29 novembre 2010

LA CALAMITA IRRIVERENTE

Una delle cose che mi dà più piacere, nel tempo libero, è leggere gli scambi epistolari tra grandi scienziati del passato e gente comune. Da questi documenti si percepisce molto di più della condizione umana di tanti trattati di psicologia. E molto ancora di più della grandezza ma anche dell'umanità di certi personaggi.

E' quanto emerge da una lettera inviata da un professore di fisica delle scuole superiori al grande Premio Nobel Richard Feynman, che merita più di una riflessione. Consapevole dei propri difetti, Feynman era infatti indulgente in modo ammirevole con i difetti altrui, e spesso si prendeva la briga di rispondere a scienziati dilettanti e perfino a tipi stravaganti, se solo le loro richieste gli sembravano originate da motivazioni sincere.

Ecco quello che Michael H. Hart scrisse il 25 marzo 1980 allo scienziato.

Caro Prof. Feynman,
una mattina, lo scorso autunno, mentre facevo lezione sull'elettromagnetismo, mostrai agli studenti la formula:



Osservai (come fa la maggiorparte dei testi) che poiché, in base a questa formula, è sempre perpendicolare a ne segue che le forze magnetiche non compiono mai alcun lavoro.

Qualche giorno dopo, in laboratorio, sollevai una barretta di ferro con una calamita. (La barretta era posata sul tavolo, e la tenevo ferma con le dita mentre posizionavo la calamita sopra di essa).

Uno studente (chiaramente non abbastanza brillante per interpretare il testo correttamente) mi chiese come mai, se i magneti non possono compiere lavoro, la calamita fosse in grado di sollevare il pezzo di ferro. Che domanda stupida! La spiegazione corretta dell'apparente contraddizione, dal mio punto di vista, era ovvia. Tuttavia sul momento non riuscii a trovare le parole adatte per spiegarla in modo che fosse chiara anche a uno studente ottuso come quello (è deprimente vedere come si sia abbassato il livello degli studenti liceali, negli ultimi anni).
Le sarei grato se mi potesse consigliare un modo per spiegare la cosa.
Cordiali saluti
Michael H.Hart
Professore associato.


Siamo di fronte a un paradosso? Il campo magnetico, infatti, non dovrebbe compiere lavoro, come conseguenza dell'espressione della forza di Lorentz, per cui tale forza è sempre perpendicolare alla traiettoria?

Ora vi chiedo... cosa avreste risposto al docente se foste stati nei panni di Feynman? Quale pensate sia, secondo voi, la soluzione alla domanda posta dallo studente liceale?


Nota finale. Feynman rispose circa 6 mesi dopo al docente di fisica, facendo terminare la sua lettera nel modo seguente:
"Le domande semplici con risposte complicate sono sempre fatte da studenti ottusi. Solo gli studenti intelligenti hanno imparato a fare domande complicate che ammettono risposte semplici, come ben sanno gli insegnanti (e solo gli insegnanti pensano che esistano domande semplici con risposte semplici)".
Cordialmente
Richard P. Feynman

Interi scaffali di autorevoli opere filosofiche non potrebbero contenere frasi tanto incisive e originali quanto quelle di questo grande scienziato che alcuni di noi hanno imparato ad apprezzare sui banchi di scuola.

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6 commenti:

luca ha detto...

facciamo noi lavoro contro la gravità

luca ha detto...

la bacchetta è incollata alla calamita grazie alla forza magnetica;
la bacchetta non fa un movimento rispetto alla bacchetta quindi la forza magnetica non compie lavoro; a compiere lavoro siamo noi contro la gravità quando innalziamo la bacchetta incollata al magnete

Ale ha detto...

È un bel po' che non metto mano all'elettromagnetismo, ma mi sembra che la formula citata sia la forza esercitata su una carica q che si muove ad una velocità v in un campo di induzione magnetica B. Il lavoro è nullo perché la componente dello spostamento nella direzione della forza è nulla.
Nell'esperimento, però, viene utilizzato un magnete permanente e la forza che si genera in questo caso è di tipo attrattivo.
La barretta si sposta nella direzione della forza, che quindi compie lavoro.
Questo almeno è quello che mi viene in mente pensando a ciò che ricordo di aver studiato :D
Ad ogni modo, dove trovi queste lettere a cui ti riferisci?

luca ha detto...

ops volevo scrivere "la bacchetta non fa movimento rispetto alla CALAMITA" ... sorry

Claudio ha detto...

@luca: la calamita è bloccata dalle mie mani, non si muove. Il pezzo di ferro viene invece sollevato dalla calamita.


Aiutino:

Il momento magnetico ha origine dallo spin di particelle cariche, un effetto quantistico.

Le forze non sono date dai vettori
q+vxB.
La fisica classica non è dunque sufficiente per spiegare il fenomeno.


Giorgio ha detto...

E' un peccato non sia stata data la soluzione a tale quesito.
L'unica spiegazione che mi viene in mente trae ispirazione da un altro articolo che ho letto sull'argomento:
il metallo magnetizzato avrà degli elettroni in moto per motivi termici, la magnetizzazione fa curvare le loro traiettorie spostando il baricentro della carica elettrica verso il magnate, il nuovo baricentro della carica negativa agirà sulla carica positiva fissa del reticolo muovendolo verso il magnete.
contemporaneamente gli elettroni subiranno mediamente dei rallentamenti per causa delle forze elettriche risultanti non nulle poichè il baricentro delle cariche positive non coincide più col baricentro delle cariche negative.
ovvero il lavoro svolto trae origine dall'energia termica del corpo magnetizzato.

tuttavia non trovo il nesso quantistico e contemporaneamente mi turba l'idea possa esser tratta tanto spudoratamente energia di prima specie dall'energia termica