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Fisica I Ingegneria Informatica (corso B) e dellAutomazione Giorgio Maggi.

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Presentazione sul tema: "Fisica I Ingegneria Informatica (corso B) e dellAutomazione Giorgio Maggi."— Transcript della presentazione:

1 Fisica I Ingegneria Informatica (corso B) e dellAutomazione Giorgio Maggi

2 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Alcune informazioni Per qualunque informazione consultare il sito (attualmente in allestimento): –http://www.ba.infn.it/~maggi/index.php3 oppure direttamente: –http://www.ba.infn.it/~maggi/informatica/index.php3 Ulteriori informazioni possono essere richieste via mail (con moderazione): (firmate la vostra posta) Ricevimento: Dipartimento di Fisica -stanza R22 –Giovedì dalle 9:00 alle 13:00

3 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Ulteriori informazioni Libro di testo: –Sul sito citato trovate (in formato pdf) le Lezioni di Fisica Generale per Edile (anno accademico 2001/2002). Trovate anche le tracce degli appelli e/o esoneri degli anni precedenti (Edile). –Le Lezioni vanno usate in connessione con un libro di testo (sulle dispense ci sono poche figure, mancano le tabelle, ci sono pochi esercizi svolti, mancano le tracce di esercizi, etc). Si consiglia: D. Halliday R. Resnick J. Walker- Fondamenti di Fisica - Volume 1

4 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03

5 Struttura ed obiettivi del corso La suddivisione dei crediti: 4 crediti di lezione, 1.5 crediti di esercitazioni numeriche, 0.5 crediti di laboratorio Gli argomenti che affronteremo: I principi base della meccanica e della termodinamica. Applicazione degli stessi a situazioni concrete attraverso la soluzione di semplici esercizi. Verifica in laboratorio dei modelli teorici per familiarizzare con le metodologie di misura e di trattamento dei dati.

6 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Esami ed Esoneri Lesame consisterà in una prova scritta ed una orale. Entrambe devono essere svolte nello stesso appello. Durante il corso saranno effettuate due prove di esonero (il primo durante la pausa a fine ottobre e il secondo a fine del corso). Lesonero dallo scritto si acquisisce se il voto medio nelle due prove è maggiore o uguale a 18/30. Sarà data la possibilità di recuperare eventuali prove non superate con una terza prova a ridosso delle vacanze di Natale. Lesonero è utilizzabile per sostenere una sola volta la prova orale nellanno accademico corrente. Consiglio: puntare a concludere lesame alla fine del quadrimestre, importante seguire con continuità le lezioni.

7 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Corso di azzeramento La prima settimana del corso è dedicata allazzeramento –Devono essere presenti coloro che hanno debito formativo. –Sarà acquisita la presenza che darà diritto poi a partecipare allesame finale –Chi non ha debiti formativi può comunque partecipare, se interessato, a queste lezioni introduttive. Orario –Martedì (aula G)10:00-11:40 –Mercoledì (aula L)15:00-16:40 –Giovedì (aula B)11:00-13:00 e dalle 15:00-16:40 (aula E) –Sabato (aula G)10:00-11:40

8 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Gli argomenti del corso di azzeramento Il metodo scientifico Le grandezze fisiche e la loro misura Cenni sulla struttura atomica e nucleare Cenni sulle interazioni fondamentali Sistemi aggregati di atomi Sistemi complessi (sistema solare) Grafici e funzioni

9 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Obiettivo della Fisica Descrivere una vasta classe di fenomeni naturali per mezzo di leggi espresse in forma matematica. Come funziona: Realtà Osservazione del fenomeno Modello La descrizione Analogia Teoria FormalizzazioneCostruzione razionale Generalizzazione (per includere altri fenomeni) Falsificabile particolarizzabile estendibile

10 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Il metodo sperimentale secondo le prescrizioni di Galilei Losservazione in cui si colgono gli aspetti salienti del fenomeno e si arriva ad una sua schematizzazione (molto intuito, esperienza e sensibilità dello sperimentatore) La descrizione che consiste nella formulazione di una legge matematica che descriva le osservazioni (processo induttivo, da una serie di casi particolari si arriva ad una affermazione generale) La formulazione di una ipotesi: ricavare il maggior numero di conseguenze, di previsioni, a partire dalle ipotesi. Si tratta di un processo deduttivo, in cui ci si avvale della matematica, accompagnato da un processo di sistemazione della teoria. Lesperimento: le previsioni ricavate dallipotesi vanno sottoposte a verifica sperimentale (falsificabilità della teoria). In questa fase si presuppone che un esperimento, ripetuto nelle stesse condizioni, fornirà sempre gli stessi risultati risultati. La tesi: la legge fisica che esprime i risultati ottenuti.

11 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Esempio di applicazione del metodo sperimentale Losservazione : supponiamo di voler studiare il moto di caduta dei corpi. La descrizione : dopo una serie di osservazioni deduco che la durata del moto a parità di percorso dipende dalla massa del corpo. La formulazione di una ipotesi: più piccola è la massa più grande è il tempo impiegato. –Deduzione: corpi aventi la stessa massa impiegano sempre lo stesso tempo Lesperimento: posso sottoporre a verifica questa deduzione. La tesi: la teoria è stata falsificata, non è buona,va buttata, non se ne parla più.

12 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Universalità e precarietà delle leggi della fisica Le leggi della fisica, una volta determinate, si suppone siano valide –in tutto luniverso –per sempre, dallorigine dei tempi, oggi e lo saranno anche nel futuro Precarietà delle leggi della fisica –Si può sempre incontrare un fenomeno che non venga spiegato dalla teoria –Occorre in tal rigettare la teoria e costruirne una nuova più completa.

13 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Esempi di leggi fisiche La fisica descrive fenomeni naturali stabilendo delle relazioni (matematiche) tra le grandezze fisiche Per confrontare i due membri delle relazioni occorre misurare le grandezze fisiche II legge di Newton Legge di Ohm Rendimento massimo di una macchina termica operante tra le temperature T 1 e T 2 (T 1 > T 2 )

14 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 I fenomeni fisici nellautomobile Il moto (dellautomobile, rotazione delle ruote, moto alternativo di pistoni) Motore: trasforma lenergia interna contenuta nella benzina in movimento Fenomeni elettromagnetici: motore di avviamento, alternatore, batteria, fari, etc.

15 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Esempi di grandezze fisiche nellautomobile Velocità Accelerazione Distanza percorsa Spostamento Volume Pressione Cilindrata Temperatura Potenza Coppia Tensione elettrica della pila Corrente elettrica Resistenza elettrica Capacità Frequenza

16 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Misura di una grandezza fisica Una grandezza ha significato in fisica se, e solo se, è possibile misurarla. –Per misurarla occorre Definire un campione Definire una procedura per confrontare la grandezza con il campione –Risultato della misura: Un numero e ununità di misura L AB =3,6 campioni numero Unità di misura Va specificato il campione per ogni ? grandezza fisica ?

17 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Errori di misura cifre significative Ogni misura è affetta da errori –Errori casuali –Errori sistematici L = 3,6 + 0,1 m Oppure L = 3,6 m valore errore scritto esplicitamente 2 cifre significative Lerrore (implicito) è sullultima cifra (0,1 m)

18 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Sistemi di unità di misura Le distanze si possono misurare in: –Metri, centimetri, kilometri –Piedi, pollici, miglia –Anniluce, parsec,unità astronomiche Il tempo si può misurare in: –Giorni, settimane, mesi, anni, secoli, millenni... –Ore, minuti, secondi...

19 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Sistema Internazionale (SI) 7 grandezze fondamentali –Lunghezza [L], si misura in metri (m) –Massa[M], si misura in kilogrammi (kg) –Tempo [T], si misura in secondi (s) –Corrente elettrica, si misura in ampere (A) –Temperatura, si misura in kelvin (K) –Intensità luminosa, si misura in candele (cd) –Quantità di materia, si misura in moli (mol) Più due supplementari –Angolo (è un numero ma si parla di radianti (rad)) –Angolo solido (è un numero ma si parla di steradianti (sr))

20 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Sistema Internazionale (SI) multipli e sottomultipli deca10da hetto100h kilo10 3 k Mega10 6 M Giga10 9 G Tera10 12 T Peta P Esa E deci10 -1 d centi10 -2 c milli10 -3 m micro10 -6 m nano10 -9 n pico p femto f atto a Il SI è un sistema metrico decimale: i multipli e i sottomultipli si ottengono moltiplicando o dividendo per potenze di 10.

21 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Scelta del campione la precisione delle misure dipende dalla definizione del campione. –La definizione può cambiare nel tempo man mano che si dispone di nuova tecnologia e di nuove conoscenze per migliorare la precisione delle misure un campione deve essere: –accessibile e riproducibile –invariabile

22 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Il campione della lunghezza: il metro Il metro ha cambiato diverse volta definizione nel corso della sua (breve) esistenza Rivoluzione francese (nascita) –1 m = 1/ parte del meridiano terrestre passante per Parigi –1 m = distanza tra due tacche di una sbarra di platino 1889 –1 m = distanza tra due tacche di una sbarra di platino-iridio ( ) 1960 –1 m = lunghezze donda della luce emessa dal 86 Kr 1983 –1 m = distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/( ) secondi

23 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 La misura del tempo Il tempo deve svolgere una doppia funzione: –Scandire gli eventi, dare origine ad una cronologia (tempo civile = calendario) –Misurare degli intervalli di tempo (il tempo trascorso tra due eventi) ?Come si fa la misura del tempo (degli intervalli di tempo) ? –Si usa un fenomeno periodico, un fenomeno che si ripete identico a se stesso dopo un intervallo di tempo. –Si contano il numero dei cicli e delle frazioni di ciclo del fenomeno periodico contenute nellintervallo di tempo che si vuole misurare.

24 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Il campione del tempo Anche il campione del tempo ha subito cambiamenti nel corso degli anni –1s = 1/86400 del giorno solare medio 1900 –1s = 1/ dellanno tropicale 1900 (1 anno ~ 10 7 secondi) 1967 (orologio atomico) –1s = oscillazioni del 133 Cs (precisione 1 parte su )

25 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Il campione della massa Finora non è stato ancora possibile definire il campione di massa (il kilogrammo) sulla base delle proprietà atomiche –1kg = massa contenuta in un cilindro di platino iridio conservato al museo di Sevres –Il confronto di massa si ottiene con la bilancia (1/10 7 ) A livello atomico è definita lunità di massa atomica (non SI) –1 unità di massa atomica = 1/12 della massa del 12 C. –relazione tra le due unità 1 unità di massa atomica = Kg

26 G.M. - Informatica B-Automazione 2002/03 Precisioni


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