1. Di che cosa si occupa la fisica?

1. 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 (peres. la nota formula E = mc2); • costruisce modelli e teorie, cioè descrizioni semplificate e supportate da ipotesi, che cercano di spiegare quanto descritto dalle leggi.

2. 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

3. 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

4. 2. La misura delle grandezze Misura = grandezza unità di misura E' un numero puro perché è il rapporto di due entità omogenee. numero simbolo unità di misura V = 4,23 L

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

6. Un esempio: la velocità • Strumenti: • Metro • Cronometro Protocollo: A) misurare la distanza; B) e C): misurare il tempo di percorrenza

7. 4. Il Sistema Internazionale di Unità Nasce nel 1960, è adottato per legge nell'Unione Europea ed attualmente è in vigore in 51 Stati.

8. Regole di scrittura • 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)‏

9. 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

10. 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

11. 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: 1/40 000 000 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.

12. 7. L'area e il volume • AREA Unità di misura: m2 Multipli e sottomultipli: 1 km2 = 106 m2 1 hm2 (ettaro) = 104 m2 1 cm2 = 10- 4 m2 1 mm2 = 10- 6 m2 • VOLUME Unità di misura: m3 Multipli e sottomultipli: 1 km3 = 109 m3 1 dm3 (litro) = 10-3 m3 1 cm3 = 10- 6 m6 1 mm3 = 10- 9 m3

13. 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)

14. La massa inerziale ed il peso • Massa: caratteristica intrinseca di ogni corpo. 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.

15. 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. • Protocollo: si confronta il periodo di oscillazione del corpo da misurare con quello di masse note. • Quotidianamente si usa la bilancia a bracci.

16. 9.La densità • E' il rapporto tra la massa di un corpo ed il suo volume. • Indica quindi la massa di un m3 di sostanza. A parità di volume, un corpo più denso ha massa maggiore. Acqua: d = 1000 kg/m3( a 4°C)‏ Ferro : d = 7870 kg/m3 Oro: d = 19300 kg/m3 Olio d'oliva: d = 920 kg/m3

17. 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.

18. 10.Le dimensioni delle grandezze • Si dicono derivate tutte le grandezze definite a partire da quelle fondamentali. • Le dimensioni fisicheindicano in quale modo si ottiene la grandezza 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.

19. Le grandezze derivate: dimensioni fisiche Esempio: • Le dimensioni fisiche si ottengono sostituendo nella definizione della grandezza le grandezze fondamentali Dimensioni fisiche: • 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)‏