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LA MATERIA TUTTO CIOCHE CI CIRCONDA, CHE POSSIEDE UNA MASSA ED OCCUPA UN VOLUME QUANTITA DI SPAZIO OCCUPATO DA UN CORPO QUANTITA DI MATERIA PRESENTE IN.

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1 LA MATERIA TUTTO CIOCHE CI CIRCONDA, CHE POSSIEDE UNA MASSA ED OCCUPA UN VOLUME QUANTITA DI SPAZIO OCCUPATO DA UN CORPO QUANTITA DI MATERIA PRESENTE IN UN CORPO

2 METODO SPERIMANTALE OSSERVAZIONE DEI FENOMENI IPOTESI DATI SPERIMENTALI DATI BIBLIOGRAFICI i dati confermano lipotesi i dati non confermano lipotesi FOMULAZIONE DI UNA LEGGE ELABORAZIONE DEI DATI

3 La parte di materia che viene sottoposta alle osservazioni si definisce SISTEMA APERTO Puo avvenire scambio di materia ed energia con lambiente esterno. (Es: una tazza di tè) CHIUSO Puo avvenire scambio di energia con lambiente esterno ma non scambio di materia. (Es: una lattina di aranciata presa dal frigo.) ISOLATO Non cè scambio di materia né di energia con lambiente esterno. (Es: il thermos è un tentativo di ambiente isolato.) LE OSSERVAZIONI Possono essere QUALITATIVE (fatte per mezzo dei sensi) QUANTITATIVE (fatte mediante misurazioni)

4 Nelle scienze sperimentali si devono compiere misurazioni di grandezze. Le misurazioni richiedono luso di strumenti di misura e di unità di misura. MISURAZIONE = OPERAZIONE CON LA QUALE SI METTE A CONFRONTO LA GRANDEZZA DA MISURARE CON LUNITA DI MISURA UNITA DI MISURA = GRANDEZZA CAMPIONE MISURA = VALORE NUMERICO CHE ESPRIME IL RAPPORTO TRA UNITA DI MISURA E GRANDEZZA DA MISURARE (quante volte lunità di misura entra nella grandezza da misurare) ASSOCIATA AL SIMBOLO DELLUNITA DI MISURA e allincertezza. GRANDEZZA = CIO CHE SI PUO MISURARE DI UN CORPO

5 LE GRANDEZZE POSSONO ESSERE FONDAMENTALI OPPURE DERIVATE GRANDEZZE FONDEMENTALI Lunghezza Massa Tempo Temperatura Corrente elettrica Luminosità Quantità di sostanza UNITA DI MISURA metro chilogrammo secondo Kelvin Ampère Candela mole Esempi di alcune Grandezze derivate Superficie Velocità Forza Energia Carica elettrica SIMBOLO m Kg s K A cd mol UNITA DI MISURA metro quadrato metro al secondo newton joule coulomb SIMBOLO mq m/s N J C Grandezze del S.I. (Sistema Internazionale)

6 Caratteristiche delle misure MISURE DIRETTE: Si hanno quando lunità di misura viene messa direttamente a confronto con la grandezza da misurare. (es: misurazione del volume di un liquido con il cilindro graduato) MISURE INDIRETTE: Si hanno quando si utilizza unaserie di misurazioni dirette ed in seguito dei calcoli. (es: determinazione del volume di un solido dopo averne misurate le dimensioni ) Caratteristiche delle grandezze GRANDEZZE ESTENSIVE : Che dipendono dalla quantità di materia a cui essa è riferita (massa, calore ecc.) GRANDEZZE INTENSIVE : Che dipendono dal tipo (natura) di materia da cui è composto il sistema. (densità,

7 LA PRONTEZZA: La rapidità con cui uno strumento è in grado di fornire lindicazione della misura LA PRECISIONE : Dipende da due parametri LA PORTATA: Misura più grande che si può effettuare con quello strumento. Caratteristiche degli strumenti LA SENSIBILITA: Più piccola variazione della grandezza che lo strumento può apprezzare. Fedeltà Capacità di fornire misure simili tra loro Giustezza Capacità di fornire valori di misura molto vicini a quella vera

8 La lettura della scala graduata Per poter leggere correttamente una scala graduata, è indispensabile conoscere il valore minimo della grandezza che quella scala può apprezzare (sensibilità). Poi occorre assumere una posizione corretta rispetto alla scala: perpendicolare ad essa. Quando ci si pone in posizione errata si compie un errore di parallasse

9 La determinazione della misura Ogni misura è condizionata da unincertezza. Questa è dovuta a varie cause: 1- limite di precisione dello strumento. 2-possibili errori durante la misurazione. Errori sistematici Strumentali Dovuti a difetti O usura Di metodo Dovuti al Metodo non Ben realizzato O organizzato Errori casuali o accidentali Oggettivi Dovuti alle Condizioni Di Misurazione (temperatura Umidità ecc.) Soggettivi Dovuti Alloperatore Pertanto la misura esatta non esiste ma viene assunto come valore attendibile, il valore medio delle misure

10 La scrittura della misura La media delle misure si ottiene sommando i valori delle misurazioni diviso il numero delle misurazioni: Siano m 1 =14,3 cm; m 2 =14,4 cm ; m 3 = 14,3 cm; m 4 =14,5 cm ; m 5 = 14,4 cm : m 6 =14,5 cm i valori delle misure Media = 14,3 + 14,4 + 14,3 + 14,5 + 14,4 + 14,5 =14,4 cm 6 Nella scrittura della misura,accanto al valore della media, si scrive lerrore della misura che si calcola : Misura massima – misura minima 2 Viene chiamato errore assoluto e si indica con Δ x Δ x = 14,5 – 14,3 = 0,1 cm 2 pertanto la misura sarà scritta con la forma (14,4±0,1) cm

11 Lincertezza della misura Quando la misura della grandezza viene rilevata una sola volta, lincertezza è uguale alla sensibilità dello strumento, la penna della figura avrà una lunghezza compresa tra 143 e 144 mm pertanto lincertezza è di 1mm che equivale alla sensibilità dello strumento. Pertanto se scriviamo la nostra misura esprimendola in cm possiamo scrivere (14,3 ± 0,1) cm valore misurato incertezza della misura

12 Lerrore relativo Lerrore assoluto influisce sulla misura, ma non ci dà informazioni sulla precisione della misura. Questo viene fatto con lerrore relativo che si indica con ε r. ε r = Δ x misura media Es: se misuriamo la lunghezza e lo spessore di unasse di legno usando un metro flessibile (portata 200 cm; sensibilità 0,1cm) ottenendo come misure 145,0 cm ± 0,1 cm e 3.4cm ± 0,1cm ε r = 0,1 cm = 0, ,0 cm ε r = 0,1 cm = 0, cm È evidente che lerrore commesso sulla lunghezza è molto inferiore rispetto a quello commesso sullo spessore e quindi la misura della lunghezza è più precisa.

13 La massa La massa si determina con la bilancia a bracci uguali bracci piatti indice montante Scala graduata Appoggio a coltello cavalieri

14 Il volume Misura del volume con metodo diretto per spostamento di liquido: si versa una certa quantità di liquido in un cilindro graduato. Si misura il volume del liquido. Si immerge il solido nel liquido. Si ripete la lettura del volume. Il volume del solido sarà dato dalla differenza del volume del liquido con il solido allinterno – quello del liquido soltanto.

15 Il volume Misurazione del volume di un solido regolare per mezzo di calcolo matematico tramite le dimensioni. Per ogni dimensione si eseguono più misure e si calcola il loro valore medio. Si determina il valore del Δ χ e dellε r delle misure dei lati. Si calcola il volume con la formula V = a x b x c Si calcola lerrore assoluto del V sommando gli errori relativi dei lati e moltiplicando per il valore medio del volume. ε r v = ( ε r a + ε r b + ε r c ) Δ χ v = ε r v x V

16 La densità QUANTITA DI MATERIA PRESENTE NELLUNITA DI VOLUME

17 Lenergia ENERGIA: la capacità di un corpo o di un sistema di compiere un lavoro LENERGIA: si può presentare in varie forme Energia meccanicaEnergia meccanica, definita classicamente come somma di potenziale e cinetica Energia cinetica Energia termica Energia potenziale Energia potenziale gravitazionale Energia elettrica Energia chimica Energia nucleare Energia libera Radiazione elettromagnetica Energia magnetica Energia di massa Energia geotermica Energia eolica Energia solare Energia elastica

18 Energia termica Energia creata dal movimento dalle particelle che costituiscono un corpo Due corpi che possiedono quantità di energia termica diversa tendono a raggiungere lequilibrio termico. Lenergia che si trasferisce viene detta calore e il suo flusso dipende dalla temperatura, dal corpo con temperatura più alta a quello con temperatura più bassa. Calore Energia termica che si trasferisce da un corpo più caldo ad uno più freddo (grandezza estensiva) Temperatura Indice della quantità di energia posseduta da un corpo (grandezza intensiva)

19 Trasmissione del calore IL CALORE si trasmette dal corpo più caldo a quello più freddo in tre modi: A) CONDUZIONE trasmissione del calore in un mezzo liquido-solido-gassoso per contatto molecolare diretto B) CONVEZIONE trasmissione del calore in un corpo fluido(gas o liquido) tramite lo spostamento delle particelle più calde verso lalto ed il conseguente spostamento di quelle fredde verso il basso con la creazione di un moto rotatorio. C) IRRAGGIAMENTO trasmissione del calore che avviene per trasferimento di particelle di energia in ogni ambiente (anche nel vuoto)

20 Misura del calore La quantità di calore viene indicata con Q Q = m c Δt m = massa del corpo ( espressa in g ) c = calore specifico ( espresso in cal. / g °C o J / g °C ) Δt = ( t f – t i ) ( espressa in °C o K ) t f = temperatura finale t i = temperatura iniziale Calore specifico = quantità di calore necessaria per innalzare di 1 K la temperatura di 1 g di sostanza. J = Joule ( unità di misura del lavoro, energia e calore S.I.) Cal. = caloria = quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di 1°C di 1 g di acqua distillata. K = Kelvin (unità di misura della temperatura S.I.) 1J = 0,2388 cal. 1 cal. = 4,186 J

21 Gli stati di aggregazione della materia Liquido Volume proprio Forma del recipiente Particelle vicine ma libere di muoversi tra loro mantenendo determinate distanze. Solido Volume proprio Forma propria Particelle vicine e con posizione fissa, unico movimento la vibrazione. Aeriforme (gas e vapori) Volume del contenitore (occupano tutto lo spazio disponibile) Forma del contenitore Particelle libere di movimento

22 I passaggi di stato La variazione di temperatura provoca il passaggio da uno stato di aggregazione allaltro. Pianerottolo o sosta termica

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