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Le grandezze Fisiche Lezione n.1 –Fisica ITI «Torricelli» –S.Agata M.llo (ME) Prof. Carmelo Peri.

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1 Le grandezze Fisiche Lezione n.1 –Fisica ITI «Torricelli» –S.Agata M.llo (ME) Prof. Carmelo Peri

2 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.

3 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.

4 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.).

5 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.

6 Le Grandezze fondamentali del s.i. GrandezzaUnità di misura Simbol o Definizione LunghezzametromIl metro è la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo di 1/ (un trecentomilionesimo) di secondo. MassachilogrammoKgIl kilogrammo è la massa del prototipo internazionale conservato al museo dei pesi e delle misure (Sevres, Francia). Temposecondo s Il secondo è il tempo che occorre perché si realizzino (circa 9 miliardi e duecento milioni) periodi di oscillazioni dell’atomo di Cesio 133 TemperaturaKelvinKIl kelvin è la frazione 1/ della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua. Intensità Luminosa CandelacdLa candela è l'intensità luminosa, in un'assegnata direzione, di una sorgente che emette una radiazione monocromatica di frequenza 540x10 12 Hz e la cui intensità energetica in tale direzione è 1/683 W/sr. Intensità di Corrente Elettrica AmpereA 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. Quantità di sostanza MolemolLa mole è la quantità di sostanza che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in kg di Carbonio 12.

7 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= m (diecimila metri) può più agevolmente essere indicata con 10 Km (dieci chilometri) ◦ infatti m = 10 · 10 3 m = 10 Km PrefissoMoltiplicato re Simbolo tera10 12 T giga10 9 G mega10 6 M kilo10 3 k etto10 2 h deca10 1 da Unità di misura deci10 -1 d centi10 -2 c milli10 -3 m micro10 -6 µ nano10 -9 n pico p femto f atto a

8 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/ (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.

9 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 10 2 Kg, la tonnellata pari a 10 3 Kg  Lo strumento di misura della massa è la bilancia a braccia uguali.

10 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 (circa 9 miliardi e duecento milioni) periodi di oscillazioni dell’atomo di Cesio 133  Multipli: min=60s, h=60 min = s, giorno=24 h = s  Sottomultipli:decimo di secondo = s – centesimo di secondo = s - millesimo di secondo = s  Lo strumento di misura del tempo è il cronometro

11 Alcune grandezze fisiche derivate GrandezzaUnità di misura simbol o definizion e Area (misura l’estensione di una superficie) Metro quadratom2m2 m · m Volume (misura dello spazio occupato da un corpo) Metro cubom3m3 m · m · m Densità (il rapporto tra massa e volume) Chilogrammo al metro cubo Kg / m 3 Velocità (il rapporto tra spostamento e il tempo impiegato a percorrerlo) Metro al secondom / sec Forza (una qualunque azione che tende a modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo) NewtonNKg · m / sec 2 Pressione (Ia forza agente per unità di superficie) PascalPaN / m 2 Energia (la Capacità di una forza di compiere lavoro) JouleJN · m

12 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 [m 2 ] );  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.

13 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 Km 2  Si sostituisce al posto della K nella formula il valore corrispondente indicato nella tabella cioè k=10 3, si inserisce la moltiplicazione al posto degli spazi e quindi si ottiene: A= 56 · (10 3 m) 2 = 56 · 10 6 m 2 = m 2  Oppure, supponiamo che si voglia sapere a quanti metri al quadrato corrisponde la misura di A=236 cm 2  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 · m 2 = 236 / 10 4 m 2 = = 0,0236 m 2

14 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 [m 3 ] );  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;

15 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 Km 3  Si sostituisce al posto della K nella formula il valore corrispondente indicato nella tabella cioè k=10 3, si inserisce la moltiplicazione al posto degli spazi e quindi si ottiene: A= 245 · (10 3 m) 3 = 245 · 10 9 m 3 = m 2  Oppure, supponiamo che si voglia sapere a quanti metri al quadrato corrisponde la misura di A=236 cm 3  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 · m 3 = 236 / 10 6 m 2 = = 0, m 2


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