GRANDEZZA FISICA. Caratteristica di un ambiente o di un fenomeno fisico che può essere misurata Es: distanza, temperatura, pressione,etc

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1 GRANDEZZA FISICA Caratteristica di un ambiente o di un fenomeno fisico che può essere misurata Es: distanza, temperatura, pressione,etc riccardocavallaro.weebly.com

2 Unità di misura È un campione porzione della grandezza fisica. Esiste un sistema internazionale (SI) delle unità di misura. L unità di misura si basa su una quantità prestabilita

3 Le grandezze fisiche fondamentali sono Metro lunghezza Secondo tempo Kilogrammo - Massa Kelvin Temperatura Ampere Intensità di corrente elettrica Candela Intensità luminosa Mole Quantità di materia Da queste unità si ricavano tutte le altre unità di misura Es: km/h

4 Unità di grandezza e potenze di 10 Le unità di grandezza consentono di scrivere in maniera più semplice le grandezze misurate e si basano sull utilizzo della potenza di 10.

5 Potenze delle unità di grandezza 0, / , / ,001 1/ n nano micro milli kilo Mega Giga µ

6 Altre unità di grandezza 1 etto deca deci1/100,1 1centi1/1000,01

7 Chilo grammo Etto grammo Deca grammo grammo Deci grammo Centi grammo Milli grammo kg hg dag g dg cg mg 0,001 0,01 0,1 1, 10, 100, 1000, :10 x10 Per convertire sposto la virgola Verso destra se mi sposto nella tabella verso destra Verso sinistra se mi sposto nella tabella verso sinistra

8 Esempio: voglio convertire 0,03 metri in millimetri Esempio: convertire cm in km Chilo metri Etto metri Deca metri metri Deci metri Centi metri Milli metri km hm dam m dm cm mm 0,03 0,3 3, 30, 0, , 60000, :10 x10

9 Esercizi: Convertire 0,5 metri in millimetri Convertire 2000 dm in km Convertire 4000 cm in m Chilo metri Etto metri Deca metri metri Deci metri Centi metri Milli metri km hm dam m dm cm mm 0, , :10 x10

10 Giga volt Mega volt Chilo volt volt Milli volt Micro volt Nano volt GV MV kv V mv µv nv 0, , ,001 1, 1000, , , :1000 x1000 In questo caso sposto la virgola di tre posizioni per volta

11 Esercizio convertire 0,3 MV in V Giga volt Mega volt Chilo volt volt Milli volt Micro volt Nano volt GV MV kv V mv uv nv 0,3 300, , x1000 x1000 :1000 x1000

12 Esercizio convertire 40 mv in V Giga volt Mega volt Chilo volt volt Milli volt Micro volt Nano volt GV MV kv V mv uv nv 0,040 40, :1000 :1000 x1000

13 Esercizi: Convertire 0,5 V in mv Convertire uv in V Convertire KV in MV Giga volt Mega volt Chilo volt volt Milli volt Micro volt Nano volt GV MV kv V mv uv nv 0, , :1000 x1000

14 Approssimazione delle misure Quando devo approssimare, se la cifra da approssimare è minore di 5 la elimino (difetto), se è maggiore di 5 aggiungo 1 a quella precedente (eccesso) Es 27,3mm > 27mm Es 27,7mm > 28mm Es 27,5mm > 28mm

15 Misure dirette e indirette Una misura si dice diretta quando può essere eseguita usando un solo strumento senza elaborazioni. Es: lunghezza la misuro col metro Una misura si dice indiretta quando viene fatta con più strumenti o più misure e ho bisogno di una elaborazione Es: area di un rettangolo; devo misurare i due lati e calcolare l area con una formula (AreaLato1 x Lato2)

16 Cifre significative Sono i numeri che hanno significato nella misura. Nei risultati delle operazioni vanno indicate solo le cifre significative. Es:23,542mm Es:0,02395mm 3 cifre significative 3 cifre significative

17 La fisica e il metodo sperimentale La fisica cerca di trovare delle formule (leggi) che spieghino i fenomeni fisici e naturali e che siano in grado di predirli. Il fisico formula una teoria e scrive delle formule. Queste formule vengono in seguito dimostrate con degli esperimenti.

18 Portata e sensibilità di uno strumento Portata è la misura massima che lo strumento riesce a fare Es bilancia con portata 130 kg Sensibilità è il grado di precisione e spesso corrisponde alla misura minima che riesce a fare Righello millimetrato ha una sensibilità di 1 mm

19 Moto rettilineo uniforme È lo spostamento di un corpo che si muove a velocità v costante lungo una linea retta. La velocità v viene misurata in metri al secondo [m/s] Formule v s s t v t La distanza s viene misurata in metri [m] s Il tempo t viene misurato in secondi [sec] t v

20 Esempio Un corpo percorre 8 metri (s8[m]) in 4 secondi (t4[sec]). Calcolo la velocità v (i metri che percorre in un secondo) s 8 v t 4 2[ m / sec]

21 Esempio Un corpo si muove ad una velocità costante di 5 metri al secondo (v5[m/sec]. Calcolo quanti metri percorre in 4 secondi (t4[sec]). s v t [ m]

22 Esempio Un corpo si muove ad una velocità costante di 3 metri al secondo (v3[m/sec]. Calcolo quanti secondi impiega a percorrere una distanza di 12 metri (s12[m]) t v s [sec]

23 Moto rettilineo uniformemente È lo spostamento di un corpo che si muove aumentando la velocità in modo costante. La velocità v viene misurata in metri al secondo [m/s] La distanza s viene misurata in metri [m] Il tempo t viene misurato in secondi [sec] L accelerazione viene misurata in metri al secondo quadrato [m/s 2 ] accelerato v s a t 0,5 a t 2 Nb: queste formule sono per un corpo che parte da fermo (velocità iniziale v00[m/sec]

24 Queste formule sono per un corpo che già si sta muovendo ad una velocità iniziale V0 v a t + V 0 s 0,5 a t 2 + V 0 t Es: Velocità iniziale V00 (parte da fermo) Accelerazione a3 [m/sec2] Tempo t6 [sec] Calcolo velocità e spazio percorso dopo 6 secondi v [ m / sec] s 0, , [ m] Si può vedere che sono valide anche per un corpo fermo (V00)

25 Per calcolare quanto tempo impiega un corpo con moto uniformemente accelerato che parte da fermo devo usare la seguente formula t a s 2 Es: spazio s50[m] Accelerazione a4[m/s 2 ] Tempo t [sec] Per calcolare invece quanto tempo impiega a raggiungere una certa velocità uso la seguente formula t v a Es: velocità v20[m/s] Accelerazione a2[m/s2] Tempo t20/210[sec]

26 Formule Moto rettilineo uniforme (V00) Moto rettilineo uniformemente accelerato (V00) v s a t 0,5 a t 2 s t a v t a 2 a a v t s 2 2 t

27 Esercizio Un corpo che si muove a velocità costante (moto rettilineo uniforme), impiega 30 secondi (t30 sec) per percorrere 150 metri (s150 m). Trovo la sua velocita v. Soluzione vs/t150/305 m/sec

28 Esercizio Un corpo si muove a velocità costante v8m/sec Trovo quanta distanza s percorre dopo 7 secondi (t7sec) Soluzione svxt8x756m

29 Esercizio Un corpo si muove a una velocità costante v5m/sec. Calcolare quanto tempo t impiega a percorrere 35 metri (s35m) Soluzione ts/v35/57sec

30 Esercizio Un corpo parte da fermo (V00m/sec) ed accelera con una accelerazione a5m/s 2. Calcolare che velocità v ha dopo 6 secondi (t6sec) e che distanza s ha percorso. vaxt5x630m/s s0,5xaxt 2 0,5x5x6 2 0,5x5x3690m

31 Esercizio Un corpo si muove a una velocità V01m/sec ed accelera con una accelerazione a4m/sec 2. Calcolare che velocità v ha dopo 5 secondi (t5sec) e che distanza s ha percorso. vaxt+v0 s0,5xaxt 2 +V0xt

32 Esercizio Un corpo parte da fermo (V00) e accelera in maniera costante con a3 m/s 2. Calcolare quanto tempo t impiega a percorrere s54 metri. t a s sec

33 Calcolare l accelerazione di un corpo con moto uniformemente accelerato che parte da fermo Es: spazio s100[m] Tempo t 2[sec] s a [ m / s 2 2 t ] Calcolare l accelerazione dati la velocità e il tempo Es: velocità v20[m/s] tempo t2[sec] av/t20/210[m/s 2 ]

34 Accelerazione di gravità Un corpo, lasciato cadere nel vuoto si muove con moto uniformemente accelerato. L accelerazione di gravità è di circa 9,8m/sec 2.

35 a a a... s 2 2 t , ,43 2 9,8[ m / s 9,8[ m / s 2 2 ] ]

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37 Struttura atomo: modello atomico di Bohr Neutrone: carica neutra Protone: carica positiva + N + - Elettrone: carica negativa -

38 Classificazione elettrica dei materiali Conduttori: gli elettoni sono liberi di muoversi all interno del materiale Es: metalli, acqua NON distillata, corpo umano Isolanti: gli elettroni sono vincolati a stare nei loro atomi Es: legno, carta, vetro, plastica

39 Le forze elettriche Se prendiamo un pezzo di plastica (es una penna) e la strofinimo su un tessuto e poi lo avviciniamo a un pezzetto di carta, vediamo che il pezzetto di carta viene attratto dalla penna. In pratica strofinando tolgo elettroni alla penna, che poi tenta di prenderle dal pezzo di carta. Questo semplice esperimento dimostra che le cariche positive attraggono le cariche negative.

40 Un altro esperimento consiste nel caricare elettricamente 2 lamine sottili di metallo, dimostrando in questo modo che le cariche con stesso segno si respingono

41 Quindi sintetizzando Cariche con segno opposto si attraggono + - Cariche con lo stesso segno di respingono

42 Legge di Coulomb La quantità di carica elettrica si misura in Coulomb [C]. Date due cariche elettriche q1 e q2, si può dimostrare che la forza tra di loro si può calcolare con la seguente formula: Forza elettrica [N] q1 q2 Fe k d 2 k: costante dielettrica, dipende dal materiale che c è tra le due cariche. La costante k nel vuoto vale

43 Campo elettrico Q q1 Fe1 k 2 d Q q2 Fe2 k 2 d Campo _ Elettrico Fe1 E q1 Fe2 E q2 _ E k Q d 2 Q + Fe1 - q1 Una carica elettrica genera attorno ad essa un campo di forze detto CAMPO ELETTRICO. Il campo elettrico E dipende dalla carica Q e dalla distanza. Il campo elettrico genera la forza che fa muovere gli elettroni e crea quindi la corrente riccardocavallaro.weebly.com + q2 Fe2

44 Differenza di potenziale o tensione È la quantità di lavoro (energia) per unità di carica per spostare una carica elettrica da un punto all altro di un campo elettrico. La DIFFERENZA DI POTENZIALE o TENSIONE si misura VOLT [V]. Nb: si può dimostrare che la differenza di potenziale non dipende dal percorso che facciamo

45 La corrente Applicando la differenza di potenziale ad un materiale conduttore (FILO ELETTRICO DI RAME), si genera in esso un flusso ordinato di elettroni detto CORRENTE. La corrente per convenzione si indica sempre con direzione contraria a quella degli elettroni e si misura in AMPERE [A]. + tensione V[V] - corrente I[A]

46 La resistenza È la caratteristica dei materiali di opporsi al passaggio di corrente. La resistenza si indica con R e si misura in ohm [Ω]. Una resistenza percorsa da corrente emana energia sotto forma di calore. Simbolo elettrico Resistenza elettronica Resistenza forno

47 La legge di ohm Tensione, resistenza e corrente sono legate dalla seguente legge, chiamata LEGGE DI OHM. V tensione [V] I corrente [A] R resistenza [ohm] V R I R V I V R I Es: IV/R36/5000,072A VR I500 0,07236V RV/I36/0,072500ohm

48 Potenza elettrica Si calcola moltiplicando la tensione applicata per la corrente e si misura in Watt [W] P V I P V I I P V

49 Potenza elettrica con carichi resitivi Mettendo insieme la legge di ohm e le formule della potenza ottengo le seguenti formule P R I 2 P V 2 R

50 Campo magnetico Si può dimostrare che una carica elettrica in movimento genera campo magnetico (oltre a quello elettrico). Tale dimostrazione può essere fatta facendo passare una corrente (cariche elettriche) attraverso un filo. Attorno al filo possiamo misurare un campo magnetico. Il campo magnetico è quindi generato dal MOVIMENTO DELLE CARICHE.

51 Esempio: Elettromagnete o Elettrocalamita Avvolgendo un filo elettrico su un pezzo di metallo e alimentando con una batteria posso costruire un elettromagnete (come quello presente nelle elettrovalvole o nei relè). Per capire il senso del campo magnetico vale sempre la regola della mano destra. N S

52 I materiali magnetici e i magneti permanenti Metallo NON magnetizzato Gli elettroni all interno del metallo si muovono in maniera disordinata e non generano campo magnetico. Se avvicino una calamità gli elettroni cominceranno a muoversi in maniera ordinata. Se il materiale è magnetizzabile (es. ferro) quando tolgo la calamita gli elettroni continuano a muoversi in maniera ordinata generando campo magnetico. Metallo magnetizzato

53 I generatori di corrente: legge di Lorentz Se si sposta un conduttore (filo) all interno di un campo magnetico (vicino a una calamita), in esso si genera una corrente elettrica. Questo è il principio di funzionamento del generatore in corrente continua..se applico una corrente a un conduttore all interno di un campo magnetico, esso si sposterà/muoverà. Questo è il principio di funzionamento dei motori in corrente continua.