Corso di Fondamenti di Fisica

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Corso di Fondamenti di Fisica"

Niccolina Piazza
5 anni fa
Visualizzazioni

1 Corso di Fondamenti di Fisica Obiettivi formativi Comprendere i fondamenti teorici, concettuali, ed applicativi delle principali leggi della Fisica, in particolare la Fisica Classica Capacità di operare con le grandezze fisiche (scalari e vettoriali) e di valutare le dimensioni e le relazioni fra di esse Capacità di leggere e operare con le rappresentazioni delle osservazioni (disegni, diagrammi, grafici, tabelle, etc.). Capacità di spiegare con concetti semplici i fenomeni fisici più importanti sperimentati nel mondo circostante e nell'attività quotidiana Capacità di progettare e costruire piccoli esperimenti di Laboratorio che permettano l'acquisizione da parte dell'alunno di concetti alla base della comprensione dei fenomeni naturali.

2 Corso di Fondamenti di Fisica Prerequisiti formativi Aritmetica (operazioni, potenze, frazioni) Geometria (figure piane e solide, semplici nozioni di trigonometria, il teorema di Pitagora) Algebra (Poche e semplici equazioni)

3 Corso di Fondamenti di Fisica Testi di riferimento Appunti delle lezioni del docente, scaricabili in formato pdf dal sito docente di unica: (le lezioni aggiornate vengono caricate alla fine di ogni settimana di corso) Corso di Fisica (in 2 volumi), Ugo Amaldi, Ed. Zanichelli La Fisica per maestri, D.Allasia, V.Montel, G.Rinaudo, Edizioni libreria cortina Torino.

Il principio di autorità: ipse dixit «Ipse dixit»: così i pitagorici erano soliti riferirsi alla loro somma autorità, Pitagora: se l ha detto lui non può che essere esatto!

4 Il principio di autorità: ipse dixit «Ipse dixit»: così i pitagorici erano soliti riferirsi alla loro somma autorità, Pitagora: se l ha detto lui non può che essere esatto! (dal De natura deorum, di Marco Tullio Cicerone) Pitagora (Samo, 580 A.C.) filosofo, matematico, astronomo, politico; fondatore a Crotone della Scuola Pitagorica, una delle più importanti scuole di pensiero dell'umanità; per primo capì l importanza della matematica nella descrizione dei fenomeni naturali Aristotele (Stagira, 384 A.C.) filosofo, scienziato e logico. Fu allievo di Platone (Atene 428 A.C.), a sua volta allievo di Socrate (Atene, 470 A.C.); è il padre del pensiero filosofico occidentale, ed una delle menti più innovative, prolifiche e influenti del mondo; per tutto il Medioevo, è stato assunto come principale ed indiscussa autorità scientifica dell umanità

Da ipse dixit al metodo scientifico di Galileo Il metodo scientifico o metodo sperimentale, è la modalità con cui la scienza procede per raggiungere una conoscenza della realtà oggettiva, ovvero

5 Da ipse dixit al metodo scientifico di Galileo Il metodo scientifico o metodo sperimentale, è la modalità con cui la scienza procede per raggiungere una conoscenza della realtà oggettiva, ovvero affidabile, verificabile e condivisibile Il metodo prevede 3 fasi: (Pisa 1564 Arcetri 1642) Osservazione di un fenomeno fisico: raccolta di dati empirici Analisi: Elaborazione di concetti, idee, ipotesi che spieghino le osservazioni formulazione di una legge o un modello teorico Verifica sperimentale o Misura della legge fisica mediante esperimenti di Laboratorio

6 Esempio: caduta dei corpi Osservazione: un corpo lasciato libero in aria precipita sulla superficie terrestre Analisi: deve esistere una forza (FORZA PESO F) che attira gli oggetti verso il suolo formulo una legge: ipotizzo che la forza che agisce sull oggetto è proporzionale alla quantità di materia (MASSA M) di cui è costituito l oggetto F M g g è una costante universale, che non dipende dall oggetto che sto considerando (detta accelerazione di gravità terrestre) g F M g è il rapporto tra forza sull oggetto e massa dell oggetto: se la legge è vera, questo rapporto deve essere costante, ovvero uguale per qualsiasi corpo che precipita verso il suolo

Esempio: caduta dei corpi Verifica sperimentale: considero una serie di biglie di massa M differente, e misuro per ciascuna biglia la forza peso con un dinamometro (o bilancia): L allungamento M 4

7 Esempio: caduta dei corpi Verifica sperimentale: considero una serie di biglie di massa M differente, e misuro per ciascuna biglia la forza peso con un dinamometro (o bilancia): L allungamento M 4 4Kg M 3 3Kg M 2 2Kg M1 1Kg F 2F F 3F F 4F della molla misura la forza sulla scala graduata raddoppiando la massa della biglia, la forza raddoppia; triplicando la massa, la forza triplica, e così via: EUREKA! La forza peso è proporzionale alla massa della biglia, e il rapporto g tra forza e massa è sempre uguale: la legge è verificata!!

Misura delle grandezze fisiche Si dice grandezza fisica una qualsiasi quantità che può essere oggettivamente misurabile Una grandezza fisica è caratterizzata dalla quantità (il numero), dalla

una lunghezza la confrontiamo con un analoga grandezza che chiamiamo metro (m), o regolo graduato TEMPO: misuriamo il tempo tramite un orologio.

8 Misura delle grandezze fisiche Si dice grandezza fisica una qualsiasi quantità che può essere oggettivamente misurabile Una grandezza fisica è caratterizzata dalla quantità (il numero), dalla dimensione fisica, dall unità di misura (unità campione) Nella misurazione diretta si confronta la grandezza da misurare con una omogenea (dello stesso tipo) definita campione LUNGHEZZA: Per misurare una lunghezza la confrontiamo con un analoga grandezza che chiamiamo metro (m), o regolo graduato TEMPO: misuriamo il tempo tramite un orologio. Si sceglie come grandezza campione una frazione dell anno solare, detta secondo (s). MASSA: utilizziamo il dinamometro (bilancia): appendiamo la massa alla molla, e leggiamo sulla scala graduata la forza peso esercitata dall attrazione terrestre. L unità di misura della massa è il chilogrammo (Kg)

9 Il Sistema Internazionale di Unità di misura Secondo il Sistema Internazionale (SI) ci sono sette grandezze fondamentali Tutte le altre grandezze, con le rispettive unità, possono essere derivate da queste

Multipli e sottomultipli Spesso è molto più conveniente utilizzare multipli e sottomultipli dell unità di misura

giorno = 86400 s 1 g = 10-3 Kg 1 mm = 10-6 m 1 ms = 10-3 s 1 mg = 10-3 g 1 nm = 10-9 m 1 ms = 10-6 s 1 mg = 10-6 g 1 Å =

Å : Angstrom La massa di una nave da crociera può superare le 200 000 Ton Il tempo che intercorre tra due urti

10 Multipli e sottomultipli Spesso è molto più conveniente utilizzare multipli e sottomultipli dell unità di misura fondamentale: Lunghezze (m) Tempi (s) Masse (Kg) 1 Km = 10 3 m 1 anno = s 1 Ton = 10 3 Kg 1 mm = 10-3 m 1 giorno = s 1 g = 10-3 Kg 1 mm = 10-6 m 1 ms = 10-3 s 1 mg = 10-3 g 1 nm = 10-9 m 1 ms = 10-6 s 1 mg = 10-6 g 1 Å = m 1 ns = 10-9 s 1 ng = 10-9 g 1 pm = m 1 ps = s 1 fm = m 1 fs = s n: nano p: pico f: femto Å : Angstrom La massa di una nave da crociera può superare le Ton Il tempo che intercorre tra due urti consecutivi dell elettrone col reticolo atomico in un metallo è di circa un fs d nm La distanza tra atomi contigui nei cristalli è circa un nm

54 cm 1 oz (oncia) = 28,3495 g 1 ft (piede) = 12 inches = 30.

11 Unità di misura in UK Nei paesi anglosassoni (Regno Unito, USA, ecc.) si usano unità molto diverse Lunghezze Masse 1 inch (pollice) = 2.54 cm 1 oz (oncia) = 28,3495 g 1 ft (piede) = 12 inches = cm 1 pound (libbra) = 16 oz = 0, Kg 1 yard = 3 ft = cm 1 mile (miglio) = 5280 ft = m 180 cm = ft 80 Kg = pd 120 Km/h = miglia/h

12 Unità di misura derivate Dalle grandezze fondamentali si ricavano le grandezze derivate. L unità di misura di una grandezza derivata si ricava da una o più unità di misura fondamentali AREA A=1 m 2 = 10 2 dm 2 = 10 4 cm 2 = 10 6 mm 2 = mm 2 = 10-6 km 2 1 m 1 m VOLUME 1 m V=1 m 3 = 10 3 dm 3 = 10 6 cm 3 = 10 9 mm 3 = mm 3 = 10-9 km 3 1 m 1 m

13 Volume e capacità L unità di misura del volume nel SI è il metro cubo (m 3 ), con i suoi sottomultipli. Se il volume esprime una misura di capacità, l unità di misura utilizzata è il litro (L) con i suoi sottomultipli, decilitro (dl), centilitro (cl), millilitro (ml). Per convertire L in m 3 è necessario ricordare che: 1 L = 1 dm 3 = 10-3 m 3 = 1000 cm 3 1 ml (millilitro) = 1L /1000 = 1 cm 3 1 cl (centilitro) = 1L /100 = 10 cm 3 13

14 Unità di misura derivate Grandezze derivate e relative unità di misura

Documenti analoghi

Corso di Fondamenti di Fisica per Scienza della Formazione Primaria

Corso di Fondamenti di Fisica per Scienza della Formazione Primaria Obiettivi formativi Comprendere i fondamenti teorici, concettuali, ed applicativi delle principali leggi della Fisica, in particolare