Fisica per Scienze Geologiche e Scienze Ambientali e Naturali

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1 Fisica per Scienze Geologiche e Scienze Ambientali e Naturali Anno Accademico 2018/ Informazioni pratiche Docente: Dr. Rudolf Oldeman oldeman@unica.it Dip. di fisica, uff. 2C28. Monserrato I sem: Lezioni frontali: 48h, esercitazioni: 20h Aula C, asse didattico 1, Monserrato lezioni: lu 11:00-13:00, ma 11:00-13:00 esercitazioni scienze geologiche: ve 15:00-17:00 aula 208 esercitazioni scienze naturali: ma 9:00-11:00 aula C II sem: Laboratorio: 24h (solo scienze geologiche) Laboratorio didattico, asse didattico 2, Monserrato orario da stabilire 2

2 Argomenti Introduzione unità di misura Meccanica le leggi di Newton Meccanica dei fluidi pressione, viscosità Termodinamica Calore, proprietà dei gas Onde suono, interferenza Ottica lenti, diffrazione Elettromagnetismo cariche, correnti, magnetismo 3 Esame Scienze naturali (6CFU): Esame orale (30 punti) Scienze geologiche (8 CFU): Esame orale (24 punti) e relazioni di laboratorio (6 punti) Possibilità di 2 punti bonus test di Moodle 1 test al settimana apre martedì, chiude domenica max 3 tentativi al test score 80% su 80% dei test: 2 punti bonus score 60% su 60% dei test: 1 punto bonus Appelli: Scienze geologiche: 21/1/2019, 4/2/2019, 10/6/2019, 9/7/2019, 30/7/2019, 17/9/2019 Scienze naturali: 28/1/2019, 4/2/2019, 25/2/2019, 17/6/2019, 9/7/2019, 2/9/2019 4

3 Pagina web 'classica' 5 Moodle Iscrivetevi alla pagina Moodle di questo corso! Tutti i lucidi + test settimanale Messaggi pratici sulle lezioni, esercitazioni, laboratorio, esami etc. moodle.unica.it -> login esse3 -> Facolta di scienze -> LT scienze geologiche -> fisica R. Oldeman 6

4 Libro James S Walker Fondamenti di Fisica Pearson Quinta edizione Pearson Amazon 7 Introduzione alla fisica Lezione 1, 1/10/2018, JW ,

5 1. La fisica e le leggi della natura "L'obiettivo della fisica è quello di raggiungere una comprensione sempre più approfondita del mondo universo nel quale viviamo" 9 1. La fisica e le leggi della natura È essenziale conoscere il 'linguaggio' della fisica: Il sistema di unità di misura I metodi di calcolo Le notazioni matematiche 10

6 Unità di misura Per applicare le leggi della fisica, occorre effettuare misure delle grandezze Per misurare una grandezza fisica, si deve confrontare con un'unità di misura cioè, confrontare quante volte l'unità di misura è contenuta nella grandezza 11 Le grandezze e unità fondamentali del Sistema Internazionale (SI) 1960: XI Conferenza Generale dei Pesi e Misure di Parigi seleziona 7 grandezze fondamentali e le corrispondenti unità: il Sistema Internazionale (SI) Tutte le altre unità di misura vengono dette unità derivate e.g. velocità (! " #$ ), accelerazione (! " #% ), forza (&'! " #% ), etc. 12

7 2. Unità SI di lunghezza, massa e tempo Lunghezza: il metro Nel 1793: un decimilionesimo della distanza tra il Polo Nord e l equatore. Dal 1983: la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in 1/ di secondo. Massa: il kilogrammo Il kilogrammo è la massa di un particolare cilindro di platino-iridio depositato presso l Ufficio internazionale dei pesi e delle misure a Sèvres, in Francia. NB: massa peso! Tempo: il secondo Il secondo è il tempo che occorre alla radiazione emessa da un atomo di Cesio 133 per compiere oscillazioni Unità di lunghezza, massa e tempo 14

8 Fisica 2018/2019 Lezione 1 01/10/18 2. Unità di lunghezza, massa e tempo Unità di lunghezza, massa e tempo 16

9 Altre unità SI (unità derivate) I prefissi standard 1mm = 10 %& m = 0,001m 1mg = 10 %& g = 10 %) kg 500µs = %) s = 0,0005s 1mm 2 = 10 %& m. 10 %& m = 10 %) m 2 1km 3 = (10 3 m) 3 = 10 9 m 3 18

10 Analisi dimensionale Dimensione = tipo di grandezza senza tener conto delle unità Dimensione espressa con parentesi quadre: [ ] lunghezza [L], tempo [T], massa [M] Qualsiasi formula valida in fisica deve essere dimensionalmente consistente tutti i suoi termini devono avere le stesse dimensioni. Verifica: & = & ( + *+ [L] = [L] + [L]/[T] - [T] : OK! Cifre significative Il risultato di una misura è noto solo con una certa precisione. e.g. misura di distanza con righello! = 21,2cm esatto per 21cm, incertezza sulla prima decimale Numero di cifre significative: numero di cifre che sono note con certezza più il primo numero incerto! = 21,2cm ha 3 cifre significative 20

11 4. Cifre significative Per moltiplicazioni e divisioni il numero di cifre significative corrisponde alla grandezza di minor precisione! " = $%,$'( = 2, cms 5% = 2,5cms 5% (arrotondato) ),*+ Per somme e differenze il numero di decimali corrisponde alla grandezza con minor numero di decimali 16,74s + 5,1s = 21,84s = 21,8s (arrotondato) La notazione scientifica Gli zeri a sinistra della prima cifra 0 non contano! = 0,000036s ha due cifre significative Gli zero a destra dell'ultima cifra 0 sono ambigui ( = 2500m ha 2,3, o 4 cifre significative Meglio la notazione scientifica! = 3,6, 10./ s : due cifre significative ( = 2,5, 10 0 m : due cifre significative ( = 2,50, 10 0 m : tre cifre significative ( = 2,500, 10 0 m : quattro cifre significative Inoltre, semplifica i calcoli: (1.67, ), (5.97, ) = (1.67, 5.97), (10.45, ) = 9.99,

12 4. Errori di arrotondamento Attenzione: 2,21 + 8% IVA = 2,3868, arrotondato a 2,39 1,35 + 8% IVA = 1,458, arrotondato a 1,46 Somma: 2,39 + 1,46 = 3,85 2,21 + 1,35 = 3,56 3,56 + 8% IVA = 3,8448, arrotondato a 3,84 Suggerimento: Non arrotondare i risultati intermedi o mantenere un decimale in più per i risultati intermedi Conversione di unità di misura Fattore di conversione e.g. 1m = 3,281ft, o Moltiplicare per 1: 316ft = 316ft 2 1 = 316ft 2 *+,,-.*/0 = 1 1m 3,281ft = 96,3m Anche l'inverso: 26,4m = 26,4m 2 1 = 26,4m 2,,-.*/0 *+ = 86,6ft Anche composto: 3,00 mi h = 3,00 mi/h 2 :-.;/0 *+ 2 *+<,,-.*/0 2 *=,>;;? = 1,34m/s 24

13 Fisica 2018/2019 Lezione 1 01/10/ La risoluzione dei problemi nella fisica "La risoluzione dei problemi è un attività creativa" 1. leggere il problema con attenzione informazioni esplicite e implicite 2. fare un disegno schematico del sistema 3. visualizzare il processo fisico 4. costruire una strategia individuare il processo fisico 5. identificare le equazioni appropriate 6. risolvere le equazioni valori numerici solo alla fine 7. verificare la risposta corrette dimensioni? risultato ragionevole? 8. esplorare i casi limite o i casi particolari. e.g.!1 = 0 o!1 =!2 26

14 Verifiche (1) 27 Verifiche (2) 28