Le Grandezze Fisiche e la loro Misura

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1 FISICA: Le Grandezze Fisiche e la loro Misura Giancarlo Zancanella (2009) 1

2 1 Le Grandezze Fisiche Si chiamano grandezze fisiche le proprietà dei corpi che possono essere misurate La forma, la bellezza e il colore non sono grandezze fisiche, in quanto sono caratteristiche soggettive non misurabili con numeri, sono espresse con delle qualità La lunghezza, il peso, la potenza di un motore sono caratteristiche che possono essere misurate, sono espresse con quantità numeriche 2

3 1.1 Le classi di grandezza Due grandezze si dicono omogenee o della stessa specie se appartengono alla stessa classe, e quindi si possono confrontare Due pesi Due lunghezze a m b n m > n Una lunghezza e un peso non si possono confrontare, sono di specie diversa 3

4 Esercizio Quali delle seguenti non sono grandezze fisiche? Temperatura di un forno Il profumo di un fiore La statura di una persona La forma di un albero Il peso di un libro La bellezza di una poesia La velocità di un atleta 4

5 2 Misurare una grandezza Misurare una grandezza significa confrontarla con un altra della stessa specie, presa come termine di paragone, chiamata unità di misura L 1m 1m 1m 1m 1m 5

6 2 Misurare un grandezza La misura di una grandezza è il numero (intero o decimale) che esprime il rapporto tra la grandezza in esame e l unità di misura considerata L 1m L m = 4m 1m 1m 1m 1m 6

7 2.1 l unità di misura L unità di misura è una quantità astratta, che viene definita facendo riferimento ad un oggetto che è il campione Il metro campione fino al 1960 era definito come: la distanza compresa tra due sottili tacche incise su una sbarra metallica in platino-iridio conservata a temperatura costante a Sevrès (Parigi). Il campione deve mantenere il più possibile costanti le proprie caratteristiche, indipendentemente dal luogo, dal tempo, Un campione deve essere facilmente riproducibile, in modo da creare dei campioni secondari che si usano nell industria o nella vita comune 7

8 3 Misure dirette e indirette Una misura può essere eseguita con il metodo diretto quando si usa uno strumento di misura La lettura della scala fornisce subito il risultato Una misura può essere eseguita in maniera indiretta quando si deve ricorrere a più misure e alla loro elaborazione Es.1: per misurare la velocità bisogna fare un calcolo: spazio / tempo Es 2: per misurare la temperatura bisogna ricorrere alla misura del livello di un liquido (mercurio) all interno di un tubicino graduato (termometro). 8

9 3.1 Gli strumenti di misura Gli strumenti di misura sono caratterizzati da alcune proprietà fondamentali: PORTATA È la misura più grande che uno strumento può eseguire (il valore più alto della scala) SENSIBILITA È la misura più piccolo che uno strumento può eseguire (la divisione più piccola della sua scala) PRECISIONE Indica quanto uno strumento esegue misurazioni corrette, cioè quanto la sua lettura differisce in % rispetto uno strumento di misura campione 9

10 Esercizio Determinare la portata e la sensibilità dei seguenti strumenti di misura. STRUMENTO PORTATA SENSIBILITA Termometro clinico Goniometro ad angolo giro Bilancia da cucina Calendario Contagiri del registratore Orologio da polso Contachilometri digitale a 5 cifre intere e 1 decimale 10

11 4 I Sistemi di Misura Oggi si usano le stesse unità di misura e le stesse regole per misurare le grandezze fisiche grazie all adozione di uno stesso Sistema di Misura. L evoluzione dei sistemi di unità di misura ha portato nel 1960 alla nascita del Sistema Internazionale (SI), che stabilisce regole per tutte le misure in tutto il mondo ( no Stati Uniti) Prima del SI furono adottati due principali sistemi di misura GAUSS o CGS (Centimetro Grammo Secondo) GIORGI o MKSA (Metro Kilogrammo Secondo Ampère) 11

12 4.1 Il Sistema Internazionale (SI) LE GRANDEZZE FONDAMENTALI DEL SISTEMA INTERNAZIONALE GRANDEZZA UNITA SIMBOLO Lunghezza Metro m Tempo Secondo s Massa Kilogrammo kg Temperatura Kelvin K Intensità di corrente Ampère A Intensità luminosa Candela cd Quantità di sostanza mole mol 12

13 4.2 Il sistema Inglese Il sistema di misura inglese adotta come unità di misura della lunghezza la yarda (yard) 1 yarda = 914,4 mm I suoi sottomultipli principali sono: 1 piede = 1/3 yarda = 304,80 mm 1 pollice = 1/12 piede = 25, 4 mm In tecnologia meccanica il pollice si indica con il simbolo (inch) 13

14 Esercizio Associa ad ogni strumento la grandezza fisica che può misurare GRANDEZZA FISICA Intervallo di tempo Pressione atmosferica Quota Tensione elettrica Velocità Lunghezza Umidità Temperatura Velocità del vento Intensità della luce STRUMENTO Altimetro Cronometro Voltmetro Barometro Calibro Esposimetro Igrometro Anemometro Tachimetro Termometro 14

15 5 le potenze di 10 e l ordine di grandezza La maggior parte delle quantità che si incontrano in fisica sono molto grandi o molto piccole Velocità della luce = m/s Distanza terra sole = m Per evitare di usare così tante cifre si utilizzano le potenze di 10 e la notazione scientifica 100 = = = 10 6 Velocità della luce = 3 * 10 8 m/s Distanza terra sole = 1,5 * m Lo spessore di un capello è di circa 10-4 m = 0.1 mm Si chiama ordine di grandezza la potenza di 10 più vicina al valore considerato 15

16 Esercizi Scrivi con notazione scientifica la seguente serie di numeri ,015 Riporta nella normale forma estesa la seguente serie di numeri in notazione scientifica 4,5 * ,6 * * *