CORSO DI FISICA

1. CORSO DI FISICA Prof. Francesco Zampieri http://digilander.libero.it/fedrojp/ fedro@dada.it 1. Introduzione alla fisica

2. CHE COS’E’ LA FISICA STUDIO DEI FENOMENI FISICI FISICA ( = PHYSIS)= “NATURA”

3. FENOMENO FISICO AVVENIMENTO CHE ACCADE sotto i nostri occhi SOGGETTO: IL CORPO FISICO

4. Composto di più PARTI (sistema) CORPO FISICO Compie/subisce AZIONI OGGETTO Ha determinate PROPRIETA’

5. PROPRIETA’ DEL CORPO SOGGETTIVE OGGETTIVE MISURABILI

6. PR.SOGGETTIVE: gusto, bellezza, freschezza, forma PR. OGGETTIVE:massa, temperatura, diametro, ecc..

7. PROPR. OGGETTIVA E MISURABILE =GRANDEZZA FISICA

8. DIMENSIONE DI UNA GRANDEZZA Ogni grandezza fisica possiede una proprietà detta DIMENSIONE OMOGENEITA’ MISURABILITA’

9. OMOGENEITA’ Relazione che si stabilisce fra grandezze. Due grandezze si dicono OMOGENEE se fra di loro si possono istituire delle relazioni di confronto e di somma

10. Es. La distanza Terra – Luna è minore della distanza Terra - Sole Lunghezza > / < Lunghezza Es. Distanza Fener – Cornuda = distanza Fener – Levada + distanza Levada - Cornuda Lunghezza + lunghezza = lunghezza 2 lunghezze sono grandezze omogenee (dello stesso tipo)

11. Capacità e volume sono grandezze omogenee (esempio di grandezze omogenee di tipo diverso!)

12. E’ più lungo 1 metro o 1 anno? È una domanda priva di senso! Lunghezza e tempo non sono omogenee (non si possono confrontare e nemmeno sommare/sottrarre) Un tale mi venne a domandare: quante fragole crescono in mare? E io gli risposi di mia testa: quante sardine nella foresta? G. Rodari

13. FRA GRANDEZZE NON OMOGENEE si può comunque operare con la moltiplicazione/divisione Es. massa/volume = densità Si ottiene una nuova grandezza (DETTA DERIVATA)

14. In genere, moltiplicando/dividendo grandezze (sia omogenee che non), si ottengono nuove grandezze: Es lunghezza  lunghezza = area Es. volume / area = lunghezza

15. OPERAZIONI FRA GRANDEZZE OMOGENEE NON OMOGENEE • Confronto • Somma /differenza • Moltipl./divisione • Moltipl./divisione

16. Gerarchia nelle proprietà dei corpi fisici FONDAMENTALI (mattoni di base) GRANDEZZE DERIVATE  nascono da operazioni fra grandezze fondamentali

17. MISURA DI UNA GRANDEZZA MISURARE = attribuire un valore numerico ad una grandezza

18. MISURA di G = n • u n = numero (reale) u = unità di misura (UDM) n ci dice quante volte l’unità di misura u è contenuta nella grandezza G da misurare

19. UNITA’ DI MISURA Grandezza dello stesso tipo di quella che devo misurare, presa come campione, riferimento Misura u = 1

20. SCELTA DI u La scelta è arbitraria, soggettiva Se cambio u, cambia la misura (n) di G Problemi pratici e di comunicazione!

21. CRITERI DI SCELTA DI u universalità Durata e stabilità temporale praticità  SISTEMI DI UDM

22. I SISTEMI DI UDM  fissano le u delle grandezze fondamentali, tenendo presenti i principi di scelta SISTEMA INTERNAZIONALE(S.I.) SISTEMA cgs

23. SISTEMA INTERNAZIONALE (SI) o MKS (1889 - 1971) Metro (m)  udm della lunghezza Chilogrammo (Kg)  udm della massa Secondo (s)  udm del tempo (durata temporale) Ampère (A)  udm dell’intensità di corrente elettrica Grado Kelvin  udm della temperatura Candela (cd)  udm della intensità luminosa Mole (mol)  udm della quantità di materia

24. Ogni udm ha la sua definizione PRECISA e codificata, che ha avuto delle evoluzioni del tempo! La comunità scientifica internazionale adotta universalmente il S.I, e si accorda su tali definizioni

25. SISTEMA cgs (1832 - 1874) Centimetro (cm)  udm della lunghezza Grammo (Kg)  udm della massa Secondo (s)  udm del tempo (durata temporale)

26. IL METODO DELLA FISICA

27. STUDIO DEI FENOMENI Quale corpo/sistema è protagonista OSSERVAZIONE OGGETTIVA Quali sono le grandezze fisiche implicate Con che modalità avviene il fenomeno

28. Quali grandezze sono implicate? GRANDEZZE VARIABILI COSTANTI Variabile “universale”: IL TEMPO (t)

29. In che modo variano/restano costanti le grandezze? • Variazione secondo rapporti di: • causa/effetto • Temporali (prima e dopo)  Scoperta di una LEGGE, di una REGOLA che ci rende conto delle modalità di variazione/invarianza

30. FENOMENO: evaporazione del liquido X VARIABILI OSSERVATE: quantità di calore fornito, temperatura del liquido Es. la variabile “calore fornito” CAUSA l’aumento (variazione) della temperatura del sistema S “liquido X” (causa/effetto) Es. la fornitura di calore a X PRECEDE il cambiamento di stato del liquido (legame temporale)

31. LEGGE: il calore fornito fa aumentare (nel tempo) la temperatura Di solito le leggi sono SEMPLICI!! PROP. DIRETTA: x e y aumentano mantenendo costante il rapporto PROP. INVERSA: aumenta x e diminuisce y mantenendo costante il prodotto

32. LEGGI FISICHE FORMALIZZATE NON FORMALIZZATE (empiriche) Espresse tramite simboli (ad ogni grandezza assegno una label). I legami sono espressi da equazioni matematiche Espresse solo “a parole”

33. [FORM.] Es. legge di caduta dei gravi h = ½g · t2 Accel grav. (costante) Tempo di caduta altezza Legame (banale) : maggiore è il tempo, maggiore è l’altezza…

34. Es. principio di inerzia Un corpo mantiene il suo stato di quiete o moto rettilineo uniforme fintantochè la risultante delle forze agenti su di esso è nulla [NON FORM.] Non è esprimibile coi simboli

35. STABILITA’ NEL TEMPO NON CONTRADDITORIETA’ Possibilità di induzione/deduzione LEGGE FISICA Possibilità di interpolazione/estrapolazione [previsioni]

36. METODO SCIENTIFICO OSSERVAZIONE IPOTESI ESPERIMENTO VERIFICA LEGGE

37. Distinzioni nell’ambito della fisica A seconda delle classi di fenomeni studiati

38. FENOMENI CONNESSI ALMOVIMENTO MECCANICA

39. MECCANICA STATICA CINEMATICA DINAMICA

40. FENOMENI LEGATI AI CONCETTI DI • Temperatura • Stato fisico della materia TERMODINAMICA

41. FENOMENI ONDULATORI (concetto di onda, come perturbazione che si propaga in un mezzo) MECCANICA ONDULATORIA OTTICA GEOMETRICA

42. FENOMENI COINVOLGENTI LA FORZA ELETTROMAGNETICA ELETTROMAGNETISMO

43. ALTRI CAMPI DI INDAGINE • Fenomeni ascrivibili alla radioattività (FISICA NUCLEARE) • Fenomeni di alterazione di spazio/tempo (RELATIVITA’) • Fenomeni inerenti il comportamento delle particelle (MECCANICA QUANTISTICA)

44. LA FISICA NON OPERA PER COMPARTIMENTI STAGNI! Le idee espresse nei vari settori non sono confinati entro quel settore: ci sono dei concetti trasversali (forza, energia) Le idee della fisica derivano ed integrano da/quelle delle altre scienze (chimica, astronomia, biologia, geologia, scienza delle costruzioni, ecc…)

45. ALCUNI ASSUNTI fondamentali per lavorare: • Natura particellare della materia: molecole, atomi e loro struttura • Presenza di varie “forme” della materia (stati) e possibilità di passare da uno all’altro • dualismo microscopico/macroscopico • Azione delle 4 FORZE FONDAMENTALI della natura

46. IL PROBLEMA DELLA MISURA Come acquisire una misura? Che problematiche? DIRETTI (misura di grand. fondamentali) METODI DI MISURA INDIRETTI (misura di grand. derivate)

47. I metodi di misura presuppongono l’uso di uno STRUMENTO DI MISURA = apparecchio, dispositivo, oggetto che riproduce l’UDM LIMITI FISICI dello strumento DIFETTI di fabbricazione Sono tanto più “drammatici” quanto più si esige PRECISIONE!

48. Il processo di misura presuppone l’AZIONE dello SPERIMENTATORE Influenzato da suoi ritmi biologici Tempi finiti di acquisizione Concentrazione, umore, attenzione …. Tempi di reazione

49. L’azione della misura si esplica all’interno di un dato AMBIENTE (contesto) FONTI DI DISTURBO NON ELIMINABILI ELIMINABILI Es. correnti d’aria Es. Radiazione di fondo

50. Limiti strumenti Limiti sperimentatore FLUTTUAZIONE STATISTICA DELLA MISURA Disturbo del contesto