Marta Marcantonini. Telefono: 075/

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1 Marta Marcantonini CORSO di FISICA anno accademico lezione Telefono: 075/ marta.marcantonini@gmail.com

2 Che cos è la Fisica? La Fisica studia i fenomeni naturali e cerca di comprenderli trovando leggi, cioè relazioni, espresse in forma matematica, tra le grandezze fisiche. Una qualsiasi affermazione riguardante i fenomeni naturali ha validità scientifica se soddisfa due requisiti fondamentali: Deve essere oggettiva cioè interpretabile da chiunque allo stesso modo. Deve essere verificabile.

3 FISICA CLASSICA MECCANICA TERMODINAMICA ELETTROMAGNETISMO OTTICA e ACUSTICA MODERNA CONTEMPORANEA

4 Come si conduce lo studio di un fenomeno fisico? IL METODO SPERIMENTALE G. Galilei 1. Osservazione del fenomeno 2. Scelta delle grandezze (studio quantitativo) 3. Formulazione di ipotesi 4. Esperimento per la verifica delle ipotesi 5. Formulazione della legge fisica o generale

5 «Ogni qualvolta vi è possibile misurare ed esprimere per mezzo di numeri l argomento di cui state parlando, voi conoscete l argomento di cui state parlando, voi conoscete effettivamente qualcosa; quando però ciò non vi è possibile o non ne siete capaci, scarsa e insoddisfacente è, da un punto di vista scientifico, la vostra conoscenza». W. Thomson ( ), eminente fisico inglese. L'operazione di misura è il fondamento dello studio scientifico.

6 LEGGE GENERALE e GRANDEZZE FISICHE La Legge Generale permette di poter descrivere il fenomeno fisico. Linguaggio matematico. Valenza universale. Necessità di introdurre le GRANDEZZE FISICHE per poter scrivere una legge Generale.

7 GRANDEZZA FISICA Chiamiamo grandezza fisica una qualsiasi caratteristica di un corpo o di un fenomeno che può essere misurata, cioè espressa con un numero. es.lunghezza, massa, tempo, velocità, ecc. DEFINIZIONE OPERATIVA della GRANDEZZA FISICA Le grandezze fisiche vengono definite operativamente nel senso che si definisce la grandezza attraverso la descrizione degli strumenti e della procedura non ambigua che servono per misurarla.

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9 UNITA' DI MISURA o CAMPIONE Ogni misura viene effettuata per mezzo di un confronto. La grandezza da misurare viene confrontata con la grandezza di riferimento campione al quale si attribuisce convenzionalmente valore unitario e viene chiamata unità di misura. Confronto tra l unità di misura e la grandezza da misurare, ossia si conta quante volte l unità campione è contenuta nella grandezza da misurare. Detta G la grandezza da misurare n= numero reale U = unità di misura G = n U

10 UNITA' DI MISURA o CAMPIONE L'unità di misura della lunghezza è il metro L'unità di misura della massa è il kilogrammo L'unità di misura della tempo è il secondo

11 GRANDEZZE FONDAMENTALI e DERIVATE Le unità di misura delle grandezze fondamentali sono stabilite dalla scelta di un campione e per mezzo di esse, mediante opportune combinazioni, è possibile esprimere altre grandezze, chiamamte derivate. Pertanto, non è necessario definire operativamente un campione per ciascuna grandezza fisica (anche perché servirebbero centinaia di campioni fondamentali!) ma è sufficiente scegliere convenzionalmente un piccolo numero di grandezze fisiche fondamentali e ricavare da queste tutte le altre grandezze e li loro unità.

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13 La densità dell aria è invece 1000 volte più piccola

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17 SISTEMI DI UNITA' DI MISURA Fissare le grandezze fondamentali e le loro unità di misura (campioni di riferimento) vuol dire fissare un sistema di unità di misura. I principali sistemi di misura adoperati in meccanica sono il sistema mks e il sistema cgs. mks: lunghezza (m), massa (kg), tempo (s) cgs: lunghezza (cm), massa (g), tempo (s)

18 Il SISTEMI INTERNAZIONALE (SI) Quando dallo studio dei fenomeni meccanici si passa a quello degli altri fenomeni fisici è necessario introdurre altre grandezze fondamentali

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22 MISURE DIRETTE, INDIRETTE E CON STRUMENTI TARATI MISURA DIRETTA Il confronto diretto di una grandezza con l'unità campione, oppure con una copia di questo. es. misura di un tavolo con un metro da falegname MISURA INDIRETTA Ricavare il valore di una grandezza utilizzando opportune relazioni analitiche tra la grandezza in oggetto e latre grandezze di cui è possibile la misura diretta. es. volume di un parallelepipedo di lati a, b, c. Si misurano i tre lati e si calcola il volume V=a x b x c MISURE CON STRUMENTI TARATI Il valore della grandezza incognita è determinato dalla posizione di un indice mobile su una scala graduata di un apparecchio. es.tempo con i cronometri

23 ERRORI NELLE MISURE Una misura è sempre caratterizzata da un certo errore ERRORI SISTEMATICI Errori che avvengono sempre nello stesso verso, cioè o sempre in eccesso o sempre in difetto, sicchè il valore della misura effettuata è sempre maggiore o sempre minore rispettivamente. Dipendono dallo strumento di misura e dal metodo di misura. Può essere eliminato facendo attenzione allo strumento utilizzato ed eseguendo la misura con la massima cura. ERRORI CASUALI Errori prodotti da una molteplicità di cause non bene individuabili che possono agire talvolta per difetto talatra per eccesso. Per ridurre al minimo gli errori casuali è opportuno ripetere la misura più volte. Una misura dovrebbe essere ripetuta infinite volte per ridurre a zero l'errore casuale.

24 IL VALORE MEDIO Non è possibile ripetere la misura di una grandezza all'infinito. Ipotizziamo di aver eliminato gli errori sistematici, e di aver eseguito n misure con lo stesso strumento e con lo stesso metodo (x 1, x 2,,x n ) di una stessa grandezza. La teoria degli errori dimostra che il valore più attendibile della grandezza in oggetto è il valore medio x m, ovvero la media aritmetica:

25 Se ripetiamo molte volte la misura di una stessa grandezza, l'isogramma dei valori ottenuti si può approssimare ad una curva di gauss. La curva di gauss è centrata sul valore medio della grandezza.

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28 Marta Marcantonini CORSO di FISICA anno accademico lezione Telefono: 075/ marta.marcantonini@gmail.com

29 GRANDEZZE SCALARI E VETTORIALI GRANDEZZA SCALARE Individuata dal valore numerico e dall'unità di misura es.temperatura, massa, ecc. GRANDEZZA VETTORIALE Individuata da Modulo, Direzione e Verso. Modulo = lunghezza del vettore, valore numerico della grandezza Direzione = insieme delle rette parallele alla retta sulla quale giace il vettore Verso = uno dei due sensi di percorrenza della retta di direzione es.spostamento, velocità, forza, ecc. VETTORE r Si può scrivere r oppure r Il modulo si può indicare con r oppure r

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