Le grandezze

DI CHE COSA SI OCCUPA LA FISICA? La fisica (dal greco physis,natura):• studia i fenomeni naturali, come la luce o

l’energia contenuta nella materia;

• parla di grandezze, cioè di quantità che possono essere misurate mediante strumenti;

• cerca di trovare delle leggi, cioè delle relazioni tra queste grandezze espresse mediante equazioni matematiche (per es. la nota formula E = mc2);

• costruisce modelli e teorie, cioè descrizioni semplificate e supportate da ipotesi, che cercano di spiegare quanto descritto dalle leggi.

GALILEO E’ IL PADRE DEL METODO SCIENTIFICO

Se Galileo rappresenta la nascita del metodo scientifico…….

..il cannocchiale rappresenta la tecnologia e il suo legame con la scienza

LE PARTI DELLA FISICA• Meccanica: equilibrio e movimento dei

corpi

• Termologia: trasmissione del calore• Acustica: generazione e propagazione

del suono

• Ottica: studio dei fenomeni luminosi

• Elettromagnetismo: fenomeni elettrici, magnetici e loro correlazione

• Fisica Atomica e subatomica

• Astrofisica e Cosmologia

• Biofisica

FISICA CLASSICA E MODERNAPer la fisica la separazione può essere fatta tra

la fine dell’800 e i primi del ‘900.

Lo spartiacque tra le due fasi storiche si ha all'inizio del Novecento con la nascita della meccanica quantistica e della teoria della relatività, che sancirono la definitiva impossibilità della fisica classica di spiegare alcuni fenomeni fisici a scala microscopica e macroscopica.

FISICA CLASSICA Comprende tutte le teorie formulate prima del

XX secolo. Prevede che tutti i fenomeni abbiano luogo nello spazio tridimensionale descritto dalla geometria euclidea classica

FISICA MODERNAL'insieme delle teorie fisiche sviluppate a

partire dal XX secolo non erano spiegabili con l’approccio “classico”

GALILEO SALDA SCIENZA E TECNOLOGIA

COPERNICO INTUISCE (1473 –1543) Trattato astronomico, Norimberga, 1543

GALILEO DIMOSTRA (1564–1642) Prime osservazioni astronomiche con il

cannocchiale 1610

Il metodo scientifico:osservazione sperimentale di un fenomeno

riconoscimento degli elementi caratteristici del fenomeno

formulazione di ipotesi sulla natura del fenomeno

costruzione di una teoriapermette di interpretare il fenomeno in esame

permette di fare delle predizioni sul fenomeno

verifica sperimentale della teoriaconferma o smentisce le previsioni teoriche

GRANDEZZE FISICHE Grandezza: quantità fisica misurabile

Misurare: confrontare la grandezza con l'unità di misura, ossia dire quante volte l'unità di misura è contenuta nella grandezza in esame

Unità di misura: grandezza omogenea presa come campione

Misura: rapporto tra grandezza ed unità di

misura

V = 4,23 L

simbolo

numero

unità di misura

Misura direttaavviene per confronto della grandezza

fisica in esame con un’ altra scelta come campione

Misura indirettaviene derivata dalla misura di altre

grandezze fisiche sfruttando le relazioni esistenti tra le varie grandezze fisiche

(es. v=s/t)

DEFINIZIONE OPERATIVA Definizione operativa di una grandezza fisica

descrizione degli strumenti necessarispecifica le operazioni da compiere per

misurarla (criteri di uguaglianza e somma unità di misura)

Per le grandezze derivate (definite a partire da quelle fondamentali) può servire più di uno strumento di misura.

UN ESEMPIO: LA VELOCITÀ

Strumenti:•Metro•CronometroProtocollo: A) misurare la distanza; B)

e C): misurare il tempo di percorrenza

IL SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ

Nasce nel 1960, è adottato per legge nell'Unione Europea ed attualmente è in vigore in 51 Stati.

I SISTEMI MKS E CGS IN MECCANICALe grandezze fondamentali sono lunghezza,

massa e tempo

Lunghezza massa tempoMKS Metro chilogra

mmosecondo

CGS centimetro

grammo secondo

I PREFISSI Esempi

10 km = 104 m = 107 mm

2 mg = 2 x 10-6 kg = = 2 x 103 g

1 Gbyte = 103 Mbyte =

=106 kbyte

. L'INTERVALLO DI TEMPOUnità di misura: il secondo è l'intervallo di

tempo impiegato da un'onda elettromagnetica emessa dagli atomi di Cesio per compiere 9 192 631 770 oscillazioni

Definizione operativa:Strumento di misura: cronometroProtocollo: avvio (A) ed arresto (B) del

cronometro all'inizio ed alla fine dell'intervallo da misurare

LA LUNGHEZZAUnità di misuraIl metro è la distanza

percorsa dalla luce, nel vuoto, in un intervallo di tempo di 1/299 792 458 di secondo (nel 1791: 1/40 000 000 del meridiano terrestre).

Definizione operativa Strumento di misura: un

metro (o riga, o calibro, o distanziometro, a seconda dell'ordine di grandezza)

Protocollo: si fa coincidere la prima tacca dello strumento con l'inizio della lunghezza da misurare e si legge sulla scala il valore corrispondente all'estremità finale.

L'AREA E IL VOLUME

AREAUnità di misura: m2 Multipli e sottomultipli:

1 km2 = 106 m2 1 hm2 (ettaro) =

104 m2 1 cm2 = 10- 4

m2 1 mm2 = 10- 6

m2

VOLUME Unità di misura: m3 Multipli e sottomultipli:

1 km3 = 109 m3 1 dm3 (litro) =

10-3 m3 1 cm3 = 10- 6

m6 1 mm3 = 10- 9

m3

LA MASSA INERZIALE Caratterizza la “quantità di materia” di cui un

oggetto è fatto.

Descrive l'inerzia, cioè la resistenza che il corpo oppone a raggiungere, da fermo, una certa velocità. (una massa maggiore è più “difficile” da muovere).

Unità di misura: il kilogrammo (kg)

LA DEFINIZIONE OPERATIVA DELLA MASSA INERZIALE• Strumento di misura: carrello delle masse. (Oggetti più

leggeri oscillano più rapidamente). E' usato anche dagli astronauti nello spazio.

• Protocollo: si confronta il periodo di oscillazione del corpo da misurare con quello di masse note.

Quotidianamente si usa la bilancia a bracci.