Transcript Lez.1 - le grandezze fisiche

Le grandezze Fisiche
Lezione n.1 –Fisica
ITI «Torricelli» –S.Agata M.llo (ME)
Prof. Carmelo Peri
Grandezze fisiche
•
Si definisce grandezza fisica una
qualunque proprietà di un corpo o
caratteristica di un fenomeno che può
essere misurata.
•
Misurare significa confrontare la
grandezza con l’unità di misura scelta cioè
vedere quante volte tale unità di misura è
contenuta nella grandezza da misurare.
Unità di misura
•
L’unità di misura è una grandezza che si
assume per riferimento e a cui, pertanto, si
attribuisce un valore pari a 1;
•
Questa grandezza per essere assunta ad
unità di misura deve essere scelta in modo
inequivocabile;
•
L’unità di misura deve essere individuata
attraverso un campione che possa
considerarsi immutabile nel tempo e
riproducibile.
sIstemi di unità di misura
 L’insieme
delle unità di misura con cui
vengono definite le varie grandezze fisiche
prende il nome di sistema di unità di misura;
 Esistono
vari sistemi di unità di misura
derivanti da consuetudini locali ma la
comunità
scientifica, alla
conferenza
internazionale dei pesi e delle misure, nel
1960 ha deciso di dotarsi di un sistema di
misura universale che prende il nome di
SISTEMA INTERNAZIONALE (S.I.).
Il sistema internazionale (s.i.)

Il sistema internazionale comprende 7 grandezze fondamentali,
stabilisce le loro unità di misura e quelle di tutte le grandezze
derivate.

I campioni delle unità di misura di queste grandezze fisiche sono
conservati nel museo internazionale dei pesi e delle misure
costruito a Sevres (una località vicino Parigi.

Si definiscono grandezze fisiche fondamentali quelle grandezze
fisiche che sono indipendenti da altre grandezze e che possono
misurarsi confrontandole con l’unità di misura;

Mentre si definiscono grandezze fisiche derivate quelle che si
ottengono (tramite apposite leggi) da relazioni che contengono
altre grandezze fisiche.
Le Grandezze fondamentali del s.i.
Grandezza
Unità di
misura
Simbol
o
Lunghezza
metro
m
Il metro è la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di
tempo di 1/299 792 458 (un trecentomilionesimo) di secondo.
Massa
chilogrammo
Kg
Il kilogrammo è la massa del prototipo internazionale conservato al
museo dei pesi e delle misure (Sevres, Francia).
Tempo
secondo
s
Il secondo è il tempo che occorre perché si realizzino 9.192.631.770
(circa 9 miliardi e duecento milioni) periodi di oscillazioni dell’atomo di
Cesio 133
Temperatura
Kelvin
K
Il kelvin è la frazione 1/273.16 della temperatura termodinamica del
punto triplo dell'acqua.
Intensità
Luminosa
Candela
cd
La candela è l'intensità luminosa, in un'assegnata direzione, di una
sorgente che emette una radiazione monocromatica di frequenza
540x1012 Hz e la cui intensità energetica in tale direzione è 1/683 W/sr.
Intensità di
Corrente
Elettrica
Quantità di
sostanza
Ampere
A
Mole
mol
Definizione
L' ampere è la corrente che, se mantenuta in due conduttori paralleli
indefinitamente lunghi e di sezione trascurabile posti a distanza di un
metro nel vuoto, determina tra questi due conduttori una forza uguale a
2x10-7 newton per metro di lunghezza.
La mole è la quantità di sostanza che contiene tante entità elementari
quanti sono gli atomi in 0.012 kg di Carbonio 12.
Multipli e sottomultipli
Spesso è consuetudine utilizzare al
posto dell’unità di misura i suoi multipli
e sottomultipli a seconda della scala
della grandezza da misurare.
 I multipli e i sottomultipli si indicano
aggiungendo un prefisso all’unità di
misura;
 I multipli si ottengono moltiplicando
l’unità di misura per una potenza a base
10 con esponente positivo
 I multipli si ottengono moltiplicando
l’unità di misura per una potenza a base
10 con esponente negativo


Ad es.: una lunghezza pari a l=10.000
m
(diecimila
metri)
può
più
agevolmente essere indicata con 10 Km
(dieci chilometri)
◦
infatti 10.000 m = 10 · 103 m = 10 Km
Prefisso
tera
giga
mega
kilo
etto
deca
deci
centi
milli
micro
nano
pico
femto
atto
Moltiplicato Simbolo
re
1012
109
106
103
102
101
Unità di misura
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
T
G
M
k
h
da
d
c
m
µ
n
p
f
a
La lunghezza

Definizione della lunghezza: La lunghezza è la grandezza che misura la distanza geometrica
tra due punti.
 N.b.: La lunghezza, la larghezza e l’altezza di un solido sono esempi di lunghezza;

L’unità di misura della lunghezza: Nel S.I. l’unità di misura della lunghezza è il metro,
(simbolo [m] );

Il campione del metro: Il campione del metro è una sbarra di platino-iridio conservato nel
museo dei pesi e delle misure di sevres;
 N.b.: il platino-iridio è una lega metallica che ha la proprietà di rimanere inalterata (entro certi limiti) con il passare del
tempo e con il variare della temperatura.

La definizione del metro: Il metro è la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo
di tempo di 1/299 792 458 (circa un trecentomilionesimo) di secondo.
 N.b.: oltre a conservare in modo opportuno il campione è necessario fornire una definizione dello stesso al fine di poter
replicare il campione qualora lo stesso subisca alterazioni o nel caso peggiore venisse smarrito.

I Multipli e i sottomultipli del metro: sono quelli derivanti dalla tabella precedentemente
indicata

Lo strumento di misura della lunghezza è il metro.
La massa

Definizione della massa: la massa è la quantità di materia contenuta in un
corpo;

L’unità di misura della massa: Nel S.I. l’unità di misura della massa è il
chilogrammo, (simbolo [Kg] );

Il campione del chilogrammo: Il campione del metro è un cilindro di
platino-iridio conservato nel museo dei pesi e delle misure di sevres;

La definizione del chilogrammo : Il kilogrammo è la massa del prototipo
internazionale conservato al museo dei pesi e delle misure (Sevres, Francia).

I Multipli e i sottomultipli del chilogrammo: dal momento che nel nome
dell’unità di misura è presente il prefisso chilo si utilizzeranno i prefissi indicati
nella tabella precedentemente indicata applicati al grammo [g]. Inoltre è uso
comune usare anche come multipli il quintale pari a 102 Kg, la tonnellata pari a
103 Kg

Lo strumento di misura della massa è la bilancia a braccia uguali.
Il tempo

Definizione del tempo: il tempo è la grandezza che misura la durata di un fenomeno

L’unità di misura del tempo: Nel S.I. l’unità di misura del tempo è il secondo, (simbolo
[s] );

Il campione del secondo: è insito nella definizione

La definizione del secondo: Il secondo è il tempo che occorre perché si realizzino
9.192.631.770 (circa 9 miliardi e duecento milioni) periodi di oscillazioni dell’atomo di
Cesio 133

Multipli:
min=60s , h=60 min = 3.600 s , giorno=24 h = 86.400 s

Sottomultipli:
decimo di secondo = 10-1 s – centesimo di secondo = 10-2 s millesimo di secondo = 10-3 s

Lo strumento di misura del tempo è il cronometro
Alcune grandezze fisiche derivate
Grandezza
Unità di
misura
simbol
o
definizion
e
Area
(misura l’estensione di una superficie)
Metro quadrato
m2
m·m
Volume
(misura dello spazio occupato da un corpo)
Metro cubo
m3
m·m·m
Densità
(il rapporto tra massa e volume)
Chilogrammo al
metro cubo
Kg / m3
Kg / m3
Velocità
(il rapporto tra spostamento e il tempo impiegato a
percorrerlo)
Metro al secondo
m / sec
m / sec
Forza
(una qualunque azione che tende a modificare lo stato di
quiete o di moto di un corpo)
Newton
N
Kg · m / sec 2
Pressione
(Ia forza agente per unità di superficie)
Pascal
Pa
N / m2
Energia
(la Capacità di una forza di compiere lavoro)
Joule
J
N·m
Area

Definizione dell’area: l’area esprime la misura dell’estensione di una
superficie

L’unità di misura dell’area: Nel S.I. l’unità di misura dell’area è il metro
al quadrato, (simbolo [m2] );

La definizione del metro quadrato: Il metro al quadrato è la misura
della superficie di un quadrato avente il lato pari ad un metro.

I Multipli e i sottomultipli del metro: sono quelli derivanti dalla tabella
precedentemente indicata

Misura dell’area di una superficie: se la superficie da misurare è
regolare la misura viene effettuata indirettamente misurando le grandezze
caratteristiche geometriche della figura; se la superficie è irregolare è
possibile misurare l’area in modo diretto sovrapponendo alla figura un
opportuno foglio trasparente in cui sono impresse, in modo opportuno, le
unità di misura.
Equivalenza di aree

A volte è necessario ricondurre la misura fornita sotto forma di multiplo o
sottomultiplo all’unita di misura.A tal scopo si sottopone il seguente metodo:

Supponiamo che si voglia sapere a quanti metri al quadrato corrisponde la
misura di
A=56 Km2
 Si sostituisce al posto della K nella formula il valore corrispondente indicato
nella tabella cioè k=103 , si inserisce la moltiplicazione al posto degli spazi e
quindi si ottiene:
A= 56 · (103 m)2 = 56 · 106 m2 = 56.000.000 m2
Oppure, supponiamo che si voglia sapere a quanti metri al quadrato
corrisponde la misura di
A=236 cm2
 Si sostituisce al posto della «c» nella formula il valore corrispondente
indicato nella tabella cioè c=10-2 , si inserisce la moltiplicazione al posto
degli spazi e quindi si ottiene:
A= 236 · (10-2 m)2 = 236 · 10-4 m2 = 236 / 104 m2 =
= 0,0236 m2

Il Volume

Definizione di volume: il volume esprime la misura dello spazio
occupato da un corpo;

L’unità di misura del volume: Nel S.I. l’unità di misura dell’area è il
metro cubo, (simbolo [m3] );

La definizione del metro cubo: Il metro cubo è la misura dello spazio
occupato da un cubo avente il lato pari ad un metro.

I Multipli e i sottomultipli del metro cubo: sono quelli derivanti dalla
tabella precedentemente indicata
Misura del volume di un corpo solido: è possibile misurare il volume
in modo indiretto: utilizzando formule geometriche se il solido è regolare,
oppure misurando la variazione di volume immergendo il solido da
misurare in un liquido;
 Misura del volume di una sostanza allo stato liquido o aeriforme:
si misura il volume del recipiente che la contiene;

Equivalenza di volumi

A volte è necessario ricondurre la misura fornita sotto forma di multiplo o
sottomultiplo all’unita di misura. A tal scopo si propone lo stesso metodo
utilizzato per l’equivalenza di aree:

Supponiamo che si voglia sapere a quanti metri cubi corrisponde la misura di
A=245 Km3
 Si sostituisce al posto della K nella formula il valore corrispondente indicato
nella tabella cioè k=103 , si inserisce la moltiplicazione al posto degli spazi e
quindi si ottiene:
A= 245 · (103 m)3 = 245 · 109 m3 = 245.000.000.000 m2
Oppure, supponiamo che si voglia sapere a quanti metri al quadrato
corrisponde la misura di
A=236 cm3
 Si sostituisce al posto della «c» nella formula il valore corrispondente
indicato nella tabella cioè c=10-2 , si inserisce la moltiplicazione al posto
degli spazi e quindi si ottiene:
A= 236 · (10-2 m)3 = 236 · 10-6 m3 = 236 / 106 m2 =
= 0,000236 m2
