La Fisica La Fisica

La Fisica La Fisica

Che cosa è?

dal greco physis = "natura"

È la scienza della Natura

Studia tutti i fenomeni naturali e non solo….

Oggetto di studio della Fisica Oggetto di studio della Fisica

Questo e ... molto altro ancora

Come?

Come?



La Fisica non si limita a studiare i fenomeni solo qualitativamente



… ma studia i fenomeni soprattutto quantitativamente



Possiamo dire di conoscere un fenomeno solo quando conosciamo delle formule matematiche capaci di descriverlo …

Esempi: v = s/t F = m a s= s₀ + v t

Grandezze fisiche e loro misura Grandezze fisiche e loro misura

 Essendo la Fisica basata sul metodo scientifico-

sperimentale, c’è la necessità di effettuare delle misure.

 Le caratteristiche misurabili di un corpo prendono il nome di

grandezze fisiche

 Il risultato di una misura viene sempre espresso mediante un numero ed una unità di misura.

 Esempi

 2 m 37 g 4,3 dl 43 km

Grandezze fisiche e loro misura Grandezze fisiche e loro misura

 Misurare una grandezza fisica significa confrontarla con un’altra, a essa omogenea, scelta come campione.

 Esempio

 Supponiamo di voler misurare la lunghezza del banco.

 Per prima cosa dobbiamo stabilire l’

unità di misura

Trattandosi di una lunghezza, l’unità di misura che andiamo a scegliere come campione deve essere essa stessa una lunghezza

Grandezze fisiche e loro misura Grandezze fisiche e loro misura

 Potrebbe essere :

- la penna Bic (senza tappo) - il mio palmo della mano - la larghezza del quaderno - un pezzo di filo

 Tutte queste scelte sono accettabili perché sono

omogenee (= dello stesso tipo) alla grandezza che devo misurare.

 Una volta scelta l’unità di misura, cioè il campione, andiamo ad effetuare il confronto.

Grandezze fisiche e loro misura Grandezze fisiche e loro misura



Supponiamo di aver scelto la penna Bic



Unità di misura = penna Bic

Andiamo a confrontare il banco con la penna Bic, cioè andiamo a verificare quante volte il banco contiene la penna Bic



Alla fine otterremo un risultato che esprime la grandezza fisica.

 Esempio

Lunghezza banco = 8 penne Bic

dove

8

valore

l’unità di misura

Grandezze fisiche Grandezze fisiche



Il valore non è altro che il rapporto tra la grandezza misurata e l’unità di misura.

 Una grandezza si dice fisica se è misurabile.



Esempi



L’altezza di una persona, il suo peso, la sua temperatura corporea sono grandezze fisiche perché sono misurabili.



Il coraggio, la simpatia, la sincerità della stessa

persona non sono grandezze fisiche perchè non

sono misurabili.

Unità di misura nell’antichità Unità di misura nell’antichità



La necessità di misurare è antica quanto l’uomo.



Per misurare le lunghezze (distanze), l’uomo ha utilizzato per molti millenni le parti del proprio

corpo: il piede, il braccio, il pollice, il palmo, il passo



Il motivo è semplice. Sono unità di misura che ognuno di noi si porta sempre con sé.



Domanda



Perché oggi non sono più usati?



Risposta



Perché sono molto variabili da persona a persona

Sistema Internazionale Sistema Internazionale



Per ovviare a questi inconvenienti si cercò di

standardizzare (= rendere valide per tutti) le unità di misura.



In realtà fino a qualche decennio fa l’operazione di standardizzazione veniva effettuata dalle singole Nazioni.



Capitava che in Italia si usava il litro, negli USA il gallone; in Italia il chilometro, negli USA il miglio.



Nel 1960, la comunità scientifica (scienziati di tutto il mondo) decide di definire un Sistema

Internazionale (siglia SI ) che gli scienziati di tutto il

mondo sono tenuti ad usare.

Sistema Internazionale Sistema Internazionale



In Italia il SI viene introdotto ufficialmente nel 1982 con un DPR



Il SI è basato su sette grandezze fondamentali

Nome della grandezza Unità di misura simbolo

Lunghezza metro m

Massa chilogrammo kg

Tempo (durata) secondo s

Temperatura grado Kelvin K

Intensità di corrente Ampere A

Quantità di sostanza mole mol

Intensistà luminosa candela cd

Sistema Internazionale Sistema Internazionale

 In Italia (e negli altri Paesi che hanno adottato il SI si dovrebbero usare solo le unità di misura del SI

 Si continuano ad utilizzare unità di misura che non fanno parte del SI. Ciò dovrebbe essere solo temporaneamente.

 Alcuni esempi:

tonnellata = 1000 kg t

Litro = 1 dm cubo l

minuto = 60 s min

ora = 3600 s h

giorno = 86400 s d

Giovanni Giorgi

Giovanni Giorgi

Esercizi Esercizi



Una lavagna ha una lunghezza di 140 cm ed una altezza di 8,5 dm.



Calcolare la superficie (area) della lavagna



Qual è la figura geometrica che descrive la

forma della lavagna?

Esercizi Esercizi



Qual è l’area occupata da una moneta da 1 euro sapendo che il suo diametro è di 22 mm?

Qual è la figura geometrica che

descrive la forma della moneta?

Scommessa Scommessa

 C’è qualcuno di voi disposto a contare da 1 fino a un miliardo in cambio di altrettanti euro?

 Dovrà scandire bene i numeri e riceverà il miliardo di euro solo quando arriverà ad un miliardo

 Facciamo un po’ di conti:

 - supponiamo che per ogni numero da pronunciare ci voglia 1 secondo  ci vogliono un miliardo di secondi

 - vediamo a quante ore corrispondono:

 In 1 h ci sono 60x60= 3600 s

 1.000.000.000 : 3600 = 277778 h

 Vediamo a quanti giorni corrispondono: 277778: 24= 11.574 g

 Vediamo a quanti anni corrispondono: 11.574: 365 = 31,7 anni

 Ventiquattro ore su ventiquattro senza mangiare e senza dormire!!! Volete ancora scommettere?

Grandezze fisiche derivate Grandezze fisiche derivate



Le sette grandezze fondamentali sono tra loro indipendenti, cioè nessuna di loro dipende dalle altre.



Esse sono anche complete, nel senso che mediante queste sette si possono esprimere tutte le altre grandezze.



Tutte le altre grandezze fisiche che non

fanno parte delle sette prendono il nome di

grandezze fisiche derivate.

Grandezze fisiche derivate Grandezze fisiche derivate



Le grandezze fisiche derivate si possono esprimere combinando fra loro le grandezze fondamentali.

 Esempio 1

 L’area della lavagna (superficie) è il prodotto (moltiplicazione) tra la base e l’altezza.

 Sia la base che l’altezza sono dimensionalmente delle lunghezze (distanze tra due punti)

 Quindi l’area non è altro che A= L x L = L²

 Nel Sistma Internazionale si misura in m²

 E’ una grandezza derivata perché deriva dal prodotto di due lunghezze

Grandezze fisiche derivate Grandezze fisiche derivate

 Esempio 2

 Il volume di una scatola è dato dal prodotto (moltiplicazione) tra la base e l’altezza e la prodondità.

 Sia la base, sia l’altezza, sia la profondità sono dimensionalmente delle lunghezze (distanze tra due punti)

 Quindi il volume non è altro che V= L x L x L = L³

 Nel Sistema Internazionale si misura in m³

 E’ una grandezza derivata perché deriva dal prodotto di tre lunghezze

Grandezze fisiche derivate Grandezze fisiche derivate

 Esempio 3

 La velocità di un corpo è definita come il rapporto tra la distanza percorsa e il tempo impiegato per percorrere la distanza.

 Lo spazio è una distanza, quindi è una lunghezza, dunque la velocità è il rapporto (divisione) tra la lunghezza L e il tempo T

 Nel Sistema Internazionale si misura in m/s

 E’ una grandezza derivata perché deriva dalla divisione di una lunghezza per un tempo.

t

v  s

Unità di misura della lunghezza Unità di misura della lunghezza

 Abbiamo già visto che gli antichi utilizzavano come unità di misura delle lunghezze parti del proprio corpo.

 Durante la Rivoluzione Francese (1789) si adottò come unità di lunghezza il

metro

Venne costruito un metro campione di

platino-iridio, una lega che non si deforma al cambiare della temperatura, e venne

conservato nel museo dei Pesi e delle Misure di Sevres (1889, Francia)

Dal 1987, la definizione di metro è

cambiata. Il metro è la lunghezza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di

tempo pari a 1/299.792.458 s

Unità di misura del tempo Unità di misura del tempo

 Domanda

 Che cosa è il tempo?

 Risposta

 Sono millenni che filosofi e scienziati cercano una definizione utile di tempo, ma a tutt’oggi nessuno sembra averla trovata.

 Possiamo dire che:

– Il tempo scorre in un’unica direzione;

– Ci accorgiamo che passa perché

 il nostro corpo, il corpo degli esseri viventi che ci stanno vicino (persone, animali, piante) cambia

 il giorno si alterna alla notte, le stagioni …

 Pur essendo pressoché impossibile definire il tempo, è possibile misurare gli intervalli di tempo con estrema precisione.

Intervallo di tempo Intervallo di tempo

 La durata di un fenomeno viene definita intervallo di tempo

 Il suo simbolo è

Dt

 Abbiamo visto che nel SI l’unità di misura è il secondo (s)

 Ancora utilizzati sono il minuto, l’ora, il giorno, anche se non ammessi dal SI

 Il secondo era definito come la 86.400^a parte del giorno solare medio (60 s x60 min x 24 h = 86400 s)

 Oggi il secondo è definito come l’intervallo di tempo la cui durata è pari a quella di 9 192 631 770 oscillazioni della radiazione emessa dall’atomo di cesio.

 Lo strumento utilizzato per misurare l’intervallo di tempo è l’orologio oppure il cronometro.

Intervallo di tempo Intervallo di tempo

 Presso l’Istituto Galileo Ferraris di Torino è depositato l’orologio atomico che fornisce il segnale orario a tutto il territorio italiano.

Multipli e sottomultipli Multipli e sottomultipli

 In Fisica come in altre discipline scientifiche si ha spesso a che fare con numeri troppo grandi o troppo piccoli

 Esempi:

 Raggio della Terra: 6 370 000 m

 Raggio dell’atomo di idrogeno: 0,000 000 000 0529 m

 Per rendere la scrittura più compatta si utilizzano multipli e sottomultipli delle unità di misura

 Si fa precedere l’unità di misura da un prefisso

Multipli e sottomultipli Multipli e sottomultipli

 Esempio:



57 km

 dove 57 è il valore

 k è il prefisso

 m è l’unità di misura

 Il prefisso contiene in sé un moltiplicatore

 In questo caso il prefisso k si legge “chilo” e significa: moltiplica per 1000

 Quindi 57 km = 57 x 1000 m = 57000 m

Multipli e sottomultipli Multipli e sottomultipli

 Esempio:



35 kg

 dove 35 è il valore

 k è il prefisso

 g è l’unità di misura

 Quindi 35 kg = 35 x 1000 g = 35000 g

Multipli

Multipli e e sottomultipli sottomultipli

Nome Simbolo Moltiplicatore esempi

Unità di misura u 1 5 m 4g

deca da x 10 = 10¹ 7 dam 7 dag

etto h x 100 = 10² 4 hg 5 hm

chilo k x 1000 = 10³ 3 km 3kg

mega M x 1 000 000 = 10⁶ 7 Mm 8 MB

giga G x 1 000 000 000 = 10⁹ 6 GHz 2GB

deci d : 10 = 10^-1 7 dm 8dg

centi c : 100 = 10^-2 7 cg 12 cm

milli m : 1000 = 10^-3 4 mm 15 mA

micro m : 1 000 000 = 10^-6 50 mA 8 mg nano n : 1 000 000 000 = 10^-9 8 nm 70 nA

pico p : 1 000 000 000 000 = 10^-12 8 pA 78 pg tera T x 1 000 000 000 000 = 10¹² 2 TB 6 Tg

Multipli e sottomultipli dell’intervallo di tempo Multipli e sottomultipli dell’intervallo di tempo

 I multipli del tempo non sono decimali ma sessagesimali (vanno di 60 in 60)

 1 min = 60 s

 1 h = 60 min = 3600 s

 1 d = 24 h = 1440 min = 86400 s

 Esempio

 Dobbiamo sommare questi due tempi:

 2h 45’ 50’’ + 1h 38’ 25’’

 2h 45’ 50’’ +

 1h 38’ 25’’ =

 15’’

Si inizia a sommare da destra (secondi).

50’’+25’’=75’’. Ma 75’’= 1’ 15’’. Scrivo 15’’ con il riporto di 1’

Sommo poi 1’+45’+38’= 84’ che sono uguali ad 1h 24’

Scrivo 24’ e riporto 1h

1

24’

1

4h’

Esercizi Esercizi

 1) Ordinare in senso crescente le seguenti misure di lunghezza:

 1250 pm; 0,35 nm; 0,00015 mm; 2pm; 0,000004 mm

 2) Eseguire le seguenti trasformazioni:

 53,2 m = ………. mm

 2,3 dam= ……… cm

 485 g = ……… kg

 567 min = ……… s

 45 h 37’ 48’’ = ………. s

 32 mm = ……….. dam

Da studiare Da studiare



Modulo a unità 1 paragrafi 5, 6, 7



Esercizi:



Pag. a15 n. 3, 5, 6

Notazione scientifica esponenziale Notazione scientifica esponenziale



Un qualsiasi numero si può trasformare in notazione (=forma) scientifica.



Un numero espresso in notazione scientifica è composto da:



- una parte intera compresa tra 0 e 9



- eventualmente la virgola



- una eventuale parte decimale



- una potenza di base 10

 Esempi

 2,75  10⁴ -7,0056  109 9,27 10-3 4 10⁵

Trasformazione Trasformazione

da forma normale a forma scientifica da forma normale a forma scientifica

 Vogliamo trasformare il numero 5742,37

 1) Si prende il numero in forma normale e si sposta la virgola fino a portarla a destra del primo numero

 5,74237

 2) Si conta il numero di posti di cui la virgola è stata spostata (nel nostro esempio 3)

 3) Se la virgola è stata spostata verso sinistra il numero di posti è positivo, quindi anche l’esponente è positivo (nel nostro esempio +3)

 4) Se la virgola è stata spostata verso destra il numero di posti è negativo, quindi anche l’esponente è negativo

Trasformazione Trasformazione

da forma normale a forma scientifica da forma normale a forma scientifica



5) si inserisce la potenza di 10 con esponente pari al numero di posti



5,74237  10

 Esempi

 0,00005789

 Spostiamo la virgola: 5,789

 Abbiamo spostato la virgola di 5 posti verso destra

 Quindi l’esponente sarà pari a -5

 Pertanto il numero in notazione esponenziale è:

 5,789

 10

Trasformazione Trasformazione

da forma scientifica a forma normale da forma scientifica a forma normale

 Vogliamo trasformare il numero 2,75  10⁴

 1) Si osserva il segno dell’esponente (positivo o negativo)

 2) Se l’esponente è positivo si sposta la virgola verso destra di un numero di posti pari al valore

dell’esponente

 3) Se l’esponente è negativo si sposta la virgola verso sinistra di un numero di posti pari al valore

dell’esponente.

 Nel nostro esempio l’esponente è +4, quindi il numero in forma normale è 27500

Attenzione!!!

Attenzione!!!



Quando siamo di fronte ad un numero intero cioè senza virgola



La virgola è sottintesa



Esempi



5740 è come se fosse 5740,



1500 è come se fosse 1500,

Ordine di grandezza di un numero Ordine di grandezza di un numero



Quando si discute di misure, a volte non è necessario conoscere il valore della misura con precisione, ma ci basta conoscere

l’ordine di grandezza.



Esempi



L’ordine di grandezza della lunghezza di una penna è di una decina di centimetri



L’ordine di grandezza della lunghezza

dell’aula è del metro (da 1 a 9)

Ordine di grandezza di un numero Ordine di grandezza di un numero



L’ordine di grandezza della distanza da qui alla Presidenza è della decina di metri (da 10 a 90).



L’ordine di grandezza della distanza da Potenza a Roma è delle centinaia di

chilometri (da 100 a 900)



L’ordine di grandezza del peso di una

persona normale (non obesa) e delle decine

di chilogrammi (da 10 a 90)

Ordine di grandezza di un numero Ordine di grandezza di un numero



Si dice che



L’ordine di grandezza di un numero è una approssimazione del numero e indica la

potenza di dieci più vicina al numero dato.



Prima dunque di ricavare l’ordine di

grandezza di un numero bisogna trasformare il

numero stesso dalla forma normale alla forma

esponenziale.

Ordine di grandezza di un numero Ordine di grandezza di un numero



Vogliamo ricavare l’ordine di grandezza del raggio della Terra.



Sappiamo che il raggio della Terra è: 6370000 m



Trasformiamo il numero in forma scientifica



Risulta: 6,37 10

m



Fatto questo si va a guardare il numero escludendo la potenza di dieci.



Ci sono due possibilità:



1) Il numero è maggiore o uguale a 5 come in questo caso (6,37 > 5) e allora l’ordine di grandezza è dato dalla

potenza di 10 con l’esponente incrementato di 1.

Ordine di grandezza di un numero Ordine di grandezza di un numero



Diciamo che il valore approssimato del raggio della Terra è 10

m



2) Se il numero è minore di 5 allora l’ordine di grandezza è proprio uguale alla potenza di dieci.



Per intenderci, se il raggio della Terra fosse stato 4,69 ^10

allora avremmo detto che il valore

approssimato del raggio della Terra è 10

m