Ugo Amaldi Corso di fisica Sesta edizione Copyright

Unità 11 Le grandezze Copyright © 2009 Zanichelli editore

1. Di che cosa si occupa la fisica? La fisica (dal greco ): •

Le parti della fisica • Meccanica: equilibrio e movimento dei corpi • Termologia: trasmissione

2. La misura delle grandezze Grandezza: quantità fisica misurabile Misurare: confrontare la grandezza con

2. La misura delle grandezze Misura = grandezza unità di misura numero unità di

3. Le definizioni operative Definizione operativa di una grandezza fisica: • descrizione degli strumenti

Un esempio: la velocità Strumenti: • Metro • Cronometro Protocollo: A) misurare la distanza;

4. Il Sistema Internazionale di Unità Nasce nel 1960, è adottato per legge nell'Unione

Regole di scrittura dei simboli delle unità di misura: • I simboli seguono sempre

I prefissi Per multipli e sottomultipli delle unità di misura si usano i prefissi

5. L'intervallo di tempo Unità di misura: il secondo è l'intervallo di tempo impiegato

6. La lunghezza Unità di misura Il metro è la distanza percorsa dalla luce,

7. L'area e il volume AREA Unità di misura: m 2 Multipli e sottomultipli:

8. La massa inerziale Caratterizza la “quantità di materia” di cui un oggetto è

La massa inerziale ed il peso • Massa: caratteristica intrinseca di ogni corpo (non

La definizione operativa della massa inerziale • Strumento di misura: carrello delle masse. (Oggetti

9. La densità • E' il rapporto tra la massa di un corpo ed

Le grandezze unitarie • Si dicono unitarie tutte le grandezze definite come rapporto di

10. Le dimensioni delle grandezze • Si dicono derivate tutte le grandezze definite a

Le grandezze derivate: dimensioni fisiche Esempio: Dimensioni fisiche: spazio fratto tempo Si scrive •

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1. Di che cosa si occupa la fisica? La fisica (dal greco ): • studia i fenomeni naturali, come la luce o l’energia contenuta nella materia; • parla di grandezze, cioè di quantità che possono essere misurate mediante strumenti; • cerca di trovare delle leggi, cioè delle relazioni tra queste grandezze espresse mediante equazioni matematiche (per es. la nota formula E = mc 2); • costruisce modelli e teorie, cioè descrizioni semplificate e supportate da ipotesi, che cercano di spiegare quanto descritto dalle leggi. Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

Le parti della fisica • Meccanica: equilibrio e movimento dei corpi • Termologia: trasmissione del calore • Acustica: generazione e propagazione del suono • Ottica: studio dei fenomeni luminosi • Elettromagnetismo: fenomeni elettrici, magnetici e loro correlazione • Fisica Atomica e subatomica • Astrofisica e Cosmologia • Biofisica Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

2. La misura delle grandezze Grandezza: quantità fisica misurabile Misurare: confrontare la grandezza con l'unità di misura, ossia dire quante volte l'unità di misura è contenuta nella grandezza in esame Unità di misura: grandezza omogenea presa come campione Misura: rapporto tra grandezza di unità di misura Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

3. Le definizioni operative Definizione operativa di una grandezza fisica: • descrizione degli strumenti necessari per la sua misura; • determinazione di un protocollo con cui utilizzarli. Per le grandezze derivate (definite a partire da quelle fondamentali) può servire più di uno strumento di misura. Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

Regole di scrittura dei simboli delle unità di misura: • I simboli seguono sempre il valore numerico (es. 5, 2 m e non m 5, 2) • Non vanno mai seguiti dal punto (es. 2 s e non 2 s. ) • Vanno scritti con l'iniziale minuscola, eccetto quelli derivanti da nomi propri. In questo caso il nome completo dell'unità va comunque minuscolo. (es. km e non Km, ma W e non w per watt, A e non a per ampere) Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

I prefissi Per multipli e sottomultipli delle unità di misura si usano i prefissi (alcuni con le lettere maiuscole). Esempi 10 km = 104 m = 107 mm 2 mg = 2 x 10 -6 kg = = 2 x 103 g 1 Gbyte = 103 Mbyte = =106 kbyte Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

5. L'intervallo di tempo Unità di misura: il secondo è l'intervallo di tempo impiegato da un'onda elettromagnetica emessa dagli atomi di Cesio per compiere 9 192 631 770 oscillazioni. Definizione operativa: Strumento di misura: cronometro Protocollo: avvio (A) ed arresto (B) del cronometro all'inizio ed alla fine dell'intervallo da misurare Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

6. La lunghezza Unità di misura Il metro è la distanza percorsa dalla luce, nel vuoto, in un intervallo di tempo di 1/299 792 458 di secondo (nel 1791: 1/40 000 del meridiano terrestre). Definizione operativa • Strumento di misura: un metro (o riga, o calibro, o distanziometro, a seconda dell'ordine di grandezza) • Protocollo: si fa coincidere la prima tacca dello strumento con l'inizio della lunghezza da misurare e si legge sulla scala il valore corrispondente all'estremità finale. Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

7. L'area e il volume AREA Unità di misura: m 2 Multipli e sottomultipli: 1 km 2 = 106 m 2 1 hm 2 (ettaro) = 104 m 2 1 cm 2 = 10 - 4 m 2 1 mm 2 = 10 - 6 m 2 VOLUME Unità di misura: m 3 Multipli e sottomultipli: 1 km 3 = 109 m 3 1 dm 3 (litro) = 10 -3 m 3 1 cm 3 = 10 - 6 m 6 1 mm 3 = 10 - 9 m 3 Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

8. La massa inerziale Caratterizza la “quantità di materia” di cui un oggetto è fatto. Descrive l'inerzia, cioè la resistenza che il corpo oppone a raggiungere, da fermo, una certa velocità. (una massa maggiore è più “difficile” da muovere). Unità di misura: il kilogrammo (kg) Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

La massa inerziale ed il peso • Massa: caratteristica intrinseca di ogni corpo (non varia, ovunque la si misuri, al contrario del peso). Si può misurare con la bilancia a bracci. • Peso: forza con cui il pianeta su cui ci troviamo ci attrae verso il suo centro. Si misura con la bilancia a molla. Ponendo il campione della massa di 1 kg su una normale bilancia da cucina, posta sulla Luna, quest'ultima indicherebbe una valore di circa 160 g. Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

La definizione operativa della massa inerziale • Strumento di misura: carrello delle masse. (Oggetti più leggeri oscillano più rapidamente). E' usato anche dagli astronauti nello spazio (dove il peso è nullo, e la bilancia pesapersone tradizionale, a molla, non funziona). • Protocollo: si confronta il periodo di oscillazione del corpo da misurare con quello di masse note. Quotidianamente si usa la bilancia a bracci. Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

9. La densità • E' il rapporto tra la massa di un corpo ed il suo volume. • Indica quindi la massa di un m 3 di sostanza. A parità di volume, un corpo più denso ha massa maggiore. Acqua: d = 1000 kg/m 3( a 4°C) Ferro : d = 7870 kg/m 3 Oro: d = 19300 kg/m 3 Olio d'oliva: d = 920 kg/m 3 Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

Le grandezze unitarie • Si dicono unitarie tutte le grandezze definite come rapporto di altre due grandezze. • Sono dette unitarie perché rappresentano il valore della grandezza al numeratore per ogni unità di quella al denominatore. Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

10. Le dimensioni delle grandezze • Si dicono derivate tutte le grandezze definite a partire da quelle fondamentali. • L'unità di misura si ottiene a partire da quelle delle grandezze fondamentali che le definiscono. Esempi: la velocità, la densità, il volume, l'area. Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica

Le grandezze derivate: dimensioni fisiche Esempio: Dimensioni fisiche: spazio fratto tempo Si scrive • L'unità di misura si ottiene sostituendo nella definizione della grandezza le unità delle grandezze fondamentali Unità di misura di v: m/s (metro al secondo) Copyright © 2009 Zanichelli editore Ugo Amaldi - Corso di fisica