Fisica. Introduzione

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Uberto Rinaldi
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1 Fisica Introduzione

2 Cosa studia La parola Fisica deriva dal greco e significa «Natura» Fisica = Studio dei fenomeni naturali (ossia di tutti gli eventi che possano essere descritti ovvero quantificati attraverso grandezze fisiche opportune)

3 Scopo stabilire principi e leggi che regolano le «interazioni» tra le grandezze misurate e rendano conto delle loro reciproche variazioni queste leggi sono formulate in linguaggio matematico perché solo in questo modo è possibile effettuare predizioni e sottoporle a verifica sperimentale

4 Come? Attraverso il metodo sperimentale: Sostanzialmente: Formulo delle ipotesi e le metto alla prova con esperimenti

5 La formulazione delle ipotesi comprende tra le altre cose: Selezione delle grandezze rilevanti per lo studio del fenomeno Es. altezza(spazio), tempo, velocità, accelerazione, massa della palla è importante il colore della palla? Come? e l eliminazione di eventuali perturbazioni Es. l attrito con l aria, il vento

6 Come? Il metodo prevede di effettuare una serie di misure in condizioni controllate e di cercare delle correlazioni tra i dati raccolti Es. misuro l altezza della palla ad intervalli di tempo di 0,1 s Che relazione c è tra queste due grandezze? E possibile esprimerla con una formula matematica che permetta di prevedere l altezza della palla in funzione del tempo? E che relazione c è tra queste grandezze e la massa della palla? Se il fenomeno fisico analizzato però non è ripetibile o riproducibile in laboratorio ci si avvale di simulazioni al computer e/o modelli in scala (l importante è riuscire ad effettuare previsioni che possano essere verificate)

7 Come? Queste analisi portano alla formulazione di una Teoria che fornisce una «spiegazione» dei fenomeni osservati e di altri «analoghi» Es. la palla cade per effetto della forza di attrazione gravitazionale(newton) Le Teorie sono «congetture» valide finché le previsioni sono verificate Spesso è possibile fornire «descrizioni alternative» di uno stesso fenomeno, si sceglie in genere la descrizione più semplice e con un grado di approssimazione sufficiente per il problema in esame Es. caduta di un «grave» descritta sulla base : del principio di conservazione dell energia, della quantità di moto, della relatività generale

8 Come? Spesso si scopre che le varie Teorie sono solo casi particolari di Teorie più generali anche se notevolmente più complesse Quasi tutti i fenomeni attualmente conosciuti sono spiegati sulla base di una manciata di Teorie che si pensa derivino da una sola «Teoria della Grande Unificazione» o GUT

9 Il Metodo Sperimentale è in generale un metodo induttivo ovvero basato su inferenze : dall analisi di casi particolari cerca di cogliere principi generali es. dall analisi della caduta della palla a varie altezze cerco di derivare un modello fisico della caduta di un corpo qualsiasi tuttavia si avvale anche di Come? deduzioni: in quanto formulo previsioni a partire dalle ipotesi fatte (queste previsioni devono essere verificabili attraverso nuove misurazioni) es. cerco di prevedere l altezza della palla all istante t

10 Grandezze fisiche Grandezza Fisica = Tutto ciò che è misurabile Definizione operativa: devo specificare uno strumento ed una procedura di misura esempi Es. Grandezza da misurare: altezza palla all istante t Strumento: webcam e cartoncino graduato Procedura: la webcam riprende un filmato(corredato dell informazione relativa all ora esatta in millisecondi) della caduta e dall analisi dei fotogrammi è possibile dedurre l altezza in diversi istanti Ovviamente questo è solo un esempio ma evidenzia le difficoltà che il processo di misura può presentare Galileo per le sue misure ricorse ad un piano inclinato e ai battiti del polso!!

11 Unità di Misura La scelta dell unità di misura è arbitraria potrei misurare una lunghezza in pollici, metri, piedi per evitare che ognuno usi unità diverse si sono stabilite per convenzione le unità di alcune grandezze dette «fondamentali» perché tutte le altre possono essere ricavate da queste attraverso formule S. I. : Nella XI Conferenza di Pesi e Misure svoltasi a Parigi nel 1960 si sono scelte le grandezze e le unità che costituiscono il Sistema Internazionale di misura. Nella pratica per comodità si fa uso dei multipli o dei sottomultipli di tali unità(es. cm, Km,.) e di altre unità specifiche (es. il Tesla per il campo magnetico)

12 Grandezze fisiche Suddivise in Fondamentali Scelte per convenzione Derivate Calcolate, a partire da quelle fondamentali, attraverso formule matematiche Es. velocità = lunghezza/tempo

area quaderno misurata mediante il confronto con un quadrato di area unitaria

13 Misure Si dicono Dirette: se implicano il confronto diretto della grandezza da misurare con l unità di misura Es. area quaderno misurata mediante il confronto con un quadrato di area unitaria Indirette: se basate sulla misura di altre grandezze e sull applicazione di formule matematiche Es. area quaderno = prodotto delle lunghezze dei lati

14 Si distinguono per Strumenti di Misura

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