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Corso di Fisica per Farmacia Corso di Fisica per Farmacia

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Academic year: 2021

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Corso di Fisica per Farmacia Corso di Fisica per Farmacia

(canale B) (canale B)

Corso di Fisica per Farmacia Corso di Fisica per Farmacia

(canale B) (canale B)

Docente: Marcello Borromeo, ricercatore universitario

Libro di testo: G. Bellini e G.Manuzio, Fisica per le Scienze della Vita, Casa Editrice Piccin (vedi il mio sito per

alternative)

Orario lezioni: lunedì 15-17 e venerdì 11-13 aula B del Dipartimento di Fisica.

Studio: Dipartimento di Fisica, quinto piano

Telefono: 075 585 2774

E-mail: marcello.borromeo `sito` pg.infn.it

Sito: www.fisica.unipg.it/~borromeo/

Orario di ricevimento: lunedì 17-18 e martedì 11-13

(2)

Riconoscimenti Riconoscimenti Riconoscimenti Riconoscimenti

http://commons.wikimedia.org/

Si ringrazia Wikimedia per il materiale e si riconoscono ai rispettivi autori i diritti di

proprietà intellettuale.

Questo corso usa materiale di Wikimedia

Commons

(3)

Cos'è la Fisica?

Cos'è la Fisica?

Cos'è la Fisica?

Cos'è la Fisica?

La fisica è ciò che fanno i fisici (Feynman)

Osservazione della natura (φυσις)

La fisica è una scienza

Comprende astronomia, biofisica, fisica medica, econofisica, geofisica, ecc. Ecc.

La fisica è più un modo di ragionare che un oggetto d'indagine

I campi tradizionali della fisica sono meccanica, elettromagnetismo, termodinamica

Un fisico deve avere la capacità di individuare gli aspetti

importanti di un fenomeno, creare un modello e fare previsioni quantitative

(4)

A cosa serve la Fisica?

A cosa serve la Fisica? A cosa serve la Fisica?

A cosa serve la Fisica?

In farmacia occorre

sapere fare una misura (per esempio di massa)

Nella vita di tutti i giorni (in cucina, alla TV, sotto la doccia, alla partita) la Fisica può spiegare molte cose.

Però è importante

soprattutto imparare il ragionamento e la

capacità di fare modelli

e calcoli che la Fisica

offre

(5)

Come si studia la Fisica?

Come si studia la Fisica?

Come si studia la Fisica?

Come si studia la Fisica?

La Fisica è concatenata:

se non si studia una

lezione, dopo due o tre non si capirà più nulla

Studiare dopo la fine delle lezioni è enormemente più faticoso

Studiare subito la Fisica è impegnativo, ma ne vale la pena!

Unità di misura

Vincoli

Caduta libera

Moto uniformemente accelerato

Velocità

BOCCIATURA

(6)

Linguaggio della Fisica Linguaggio della Fisica Linguaggio della Fisica Linguaggio della Fisica

Il liguaggio della Fisica è la matematica

Vale più un'equazione che dieci minuti di chiacchiere

Nell'equazione occorre sapere cosa sono i vari termini: variabili, costanti, incognite

Chi si accorge di avere

lacune dalla scuola medie le deve correggerle subito

Ecco due affermazioni che indicano la stessa cosa:

“Nel futuro farò un viaggio in una città”

“Domani prendo il treno delle 8:45 e vado a Roma”

La prima affermazione è vera ma completamente

inutilizzabile

(7)

Teorie e modelli Teorie e modelli Teorie e modelli Teorie e modelli

Una teoria da' una descrizione comprensiva di un gruppo di fenomeni (gravitazione,

elettromagnetismo, cromodinamica quantistica)

Un modello è un analogia che coglie alcuni aspetti di una fenomeno (il pendolo si comporta come un oscillatore armonico per oscillazioni piccole)

Una legge è un'affermazione vera ma che non dice

tutto quello che sappiamo ( F=ma, E = mc

2

 )

(8)

Quantit Quantit à à Quantit Quantit à à

Una buona teoria deve descrivere i fenomeni in modo quantitativo

Le leggi della fisica sono formulate tramite equazioni che permettono di calcolare una grandezza da altre

x=vt permette non solo di dire che x aumenta nel tempo, ma anche quanto vale in ogni istante

Ogni teoria fisica deve essere formulata

attraverso equazioni matematiche

(9)

Misure Misure Misure Misure

Nessuna misura dà un risultato del tutto esatto

È importante stimare l'errore

Esiste un errore assoluto e uno relativo (percentuale)

Cifre significative

Se sommo due grandezze l'errore assoluto è la somma degli errori assoluti

Se faccio il prodotto o il rapporto l'errore relativo è la somma degli errori relativi

Notazione esponenziale

(10)

Unit Unit à à di misura di misura Unit Unit à à di misura di misura

La stima quantitativa si fa rispetto a quantità di riferimento chiamate unità di misura

Devono essere più precise possibili

Devono essere facilmente replicabili

Devono essere ampiamente condivise

Un gruppo di unità di misura forma un sistema, come il sistema internazionale (SI) il cgs, le unità di Gauss

(11)

Lunghezza, massa, tempo Lunghezza, massa, tempo Lunghezza, massa, tempo Lunghezza, massa, tempo

Metro: inizialmente dieci milioni di metri erano la distanza tra l'equatore e il polo

Oggi il metro è la distanza che la luce percorre in

1/299792458 secondi

Si può dare questa

definizione perché la velocità della luce è costante e nota con grande precisione

Secondo: inizialmente 1/86400 del giorno medio

Oggi è 9192631770 volte il tempo caratteristico di

oscillazione della radiazione emessa da una particolare transizione del Cesio

Kg: esiste un campione conservato a Parigi

u.m.a.: 1/12 della massa di un atomo di carbonio 12

(12)

Grandezze fondamentali e derivate Grandezze fondamentali e derivate Grandezze fondamentali e derivate Grandezze fondamentali e derivate

Non è necessario definire un campione per la velocità, che è spazio/tempo

Lunghezza, tempo, massa e temperatura sono grandezze fondamentali

Velocità, accelerazione, energia sono grandezze derivate

Le loro unità di misura sono determinate dalla relazione con le grandezze fondamentali

(13)

Conversione delle unit

Conversione delle unit à à di misura di misura Conversione delle unit

Conversione delle unit à à di misura di misura

1 inch (pollice) = 2,54 cm

1 piede = 12 inch= 12 (inch/cm) cm

1 piede = 12 x 2.54 cm = 30.48 cm

1 miglio = 5280 piedi = 1609 m

10 miglia / ora = 10 (miglio/m) m (s/ora)/s

= 10 x 1609 / 3600 m/s = 4.47 m / s

(14)

Multipli e sottomultipli Multipli e sottomultipli Multipli e sottomultipli Multipli e sottomultipli

103 Kilo (K)

106 Mega (M)

109 Giga (G)

1012 Tera (T)

1015 Peta (P)

10-3 milli (m)

10-6 micro (μ)

10-9 nano (n)

10-12 pico (p)

10-15 femto (f)

Petaflops(calcolo), Terabyte(storage), Gigahertz(frequenze), Megaparsec(distanze astronomiche), kilogrammi, millimetri, microfarad(capacità), nanometri (radiazione, nanotecnologie), picocoulomb (cariche), femtometri(dimensioni dei nuclei)

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Ordine di grandezza Ordine di grandezza Ordine di grandezza Ordine di grandezza

È, più o meno, la potenza di dieci

Le dimensioni di un cavallo sono dell'ordine di grandezza del metro

Un nucleo atomico del femtometro

Una pulce del millimetro

La distanza media tra stelle del parsec

La lunghezza d'onda della luce del nanometro

La vita umana di 109 secondi.

La divisione di batteri di 103 secondi

La massa umana di 102 Kg

La carica dell'elettrone di 10-19 Coulomb

La temperatura ambiente di 3·102 gradi Kelvin

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Stime Stime Stime Stime

Un fisico deve saper valutare rapidamente una quantità, anche se in modo molto approssimativo

Valutare la massa d'acqua nel lago Trasimeno (usare la carta geografica e indovinare la forma)

Valutare il volume dell'aula (con cosa si possono misurare le sue dimensioni? Altezza delle persone, dimensione delle mattonelle)

Valutare le dimensioni della cattedra (usiamo le spanne calcolare la lunghezza)

Valutare il flusso giornaliero di auto in via Pascoli (per non aspettare tutto il giorno si conta per dieci minuti)

Valutare il tempo necessario a contare fino a 100000 (contiamo intanto fino a 100)

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Scale Scale Scale Scale

Cerchiamo di avere un'idea delle dimensioni in gioco

Il volume varia come la lunghezza al cubo

La superficie come la lunghezza al quadrato

Mantenere l'umidità è un problema più per un elefante o per una farfalla? Una larva ha grossi problemi di disidratazione se si ferisce, un elefante meno.

Il moto di un elettrone può cambiare la traiettoria di una palla da golf?

Se un TIR urta un microbo, cambia il suo moto?

Se il periodo di rivoluzione della Terra aumenta di un secondo, cambiano le stagioni (escludendo la teoria del caos) ?

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Analisi dimensionale Analisi dimensionale Analisi dimensionale Analisi dimensionale

Se

x = v t è giusta, deve valere l'uguaglianza anche per le

dimensioni

metro = (metro/secondo) ∙ secondo

È condizione necessaria ma non sufficiente

x = 3 v t ha le giuste dimensioni, ma è sbagliata

Se so che solo poche grandezze entrano in gioco posso usare le dimensioni per trovare la formula

E = f(v,M) e so che E si misura in (Kg∙m2/s2) v in m/s e M in Kg. L'unica soluzione possibile è:

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Esercizi Esercizi Esercizi Esercizi

Quanti Km sono un anno luce?

Quanto è un giorno in secondi? E un anno? E la vita umana?

Qual è l'incertezza percentuale della misura che dà 3.76 +/­ 0.25 m?

Moltiplicate 2.079 ∙ 10

2

per 0.82 ∙ 10

­1

tenendo conto delle cifre significative

Scrivete in notazione esponenziale (1) 85 µV, (2)

22.5 fm, (3) 760 mg.

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