Laurea Specialistica in Medicina Veterinaria a.a. 2006/2007 Lezioni di Fisica Applicata Dott. Francesco Giordano Testo Consigliato “FISICA” II edizione Autore: Giancoli Casa Editrice Ambrosiana

Programma del corso Grandezze fisiche 1hr Cinematica 2hr Dinamica 2hr +1 Lavoro ed Energia 2hr+1 I Liquidi 1hr I gas 2hr Calorimetria 2hr +1 I fenomeni elettrici 2hr Ottica 2hr +1 Radiazioni ionizzanti 1hr

Grandezza fisica  Proprietà misurabile Grandezze fisiche Grandezza fisica  Proprietà misurabile Confronto Definizione Operativa confronto Somma campione unitario Somma

Campioni unitari 1/10000000 di un quarto di meridiano terrestre custodito dal 1889 nel Bureau International des Poids et des Mesures di Sèvres 1960: 1650763.73  di 86Kr 1983: distanza percorsa in 1/299792458 dalla luce 1kg: cilindro di platino – iridio - 1s ~ 86400 – esima parte del giorno solare medio . - Nel 1960 1s = 1/31556925,9747 dell’anno tropico = intervallo di tempo che intercorre fra due passaggi consecutivi del Sole all’equinozio di primavera (21 Marzo) - 9192631770 periodi di una transizione del Cs

Sistema Internazionale S.I. Nome   della grandezza Simbolo   Nome dell'unità di misura base Simbolo dell'unità di misura Simbolo  nel calcolo Dimensionale lunghezza l metro m [L] massa Chilogrammo kg [M] tempo t Secondo s [T] corrente elettrica i Ampere A [I] temperatura termodinamica T Kelvin K [Q] quantità della sostanza B nB mole di B mol(B) [N]  intensità luminosa In Candela Cd [J]

Massa: kilogrammo (kg) Massa: kilogrammo (kg). La massa campione è costituita da un blocco di lega platino (90%) –iridio (10%) ed è conservata a Parigi. Tempo: secondo (s). Esprime la durata di 9192631770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell’atomo di cesio 133 (133Cs). Lunghezza: metro (m). Lunghezza del cammino percorso dalla radiazione elettromagnetica nel vuoto nell’intervallo temporale pari a 1/299792458 secondi. Corrente elettrica: Ampère (A). Intensità della corrente elettrica costante che percorrendo due conduttori paralleli, rettilinei, di lunghezza infinita e di sezione trasversale trascurabile posti alla distanza di un metro uno dall’altro nel vuoto, produce tra questi una forza pari a 2·10-7 N per metro di lunghezza. Temperatura termodinamica: Kelvin (K). È la frazione 1/273.16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell’acqua. Intensità luminosa: candela (cd). È l’intensità luminosa, nella direzione perpendicolare, emessa da una sorgente che emette radiazione monocromatica alla frequenza di 540·1012 hertz e che ha un’intensità radiante in quella direzione di 1/683 watt per steradiante. Quantità di materia: mole (mol). È la quantità di materia di un sistema che contiene tante unità elementari quanti sono gli atomi di 0.012 kg di carbonio 12. Le entità elementari devono essere esplicitate; possono essere atomi, molecole, ioni,…

Grandezze derivate: Superficie (lungh.)2 [L]2 Volume (lungh.)3 [L]3 Velocità (lungh./tempo) [L] [T]-1 Acceleraz. (veloc./tempo) [L] [T]-2 Forza (massa*acc.) [L] [M] [T]-2 Pressione (forza/sup.) [L]-1 [M] [T]-2

Sistemi pratici e conversioni ESEMPI DI UNITA’ PRATICHE Lunghezza angstrom, anno-luce Tempo minuto, ora, giorno, anno Volume litro Velocità chilometro/ora Pressione atmosfera, millimetro di mercurio Energia elettronvolt, chilowattora Calore caloria .......... .......... Fattori di conversione: MKS  cgs 1 m = 102 cm 1 kg = 103 g cgs  MKS 1 cm = 10-2 m 1 g = 10-3 kg MKS, cgs  pratici proporzioni con fattori numerici noti e viceversa

Ordini di grandezza: esempi di lunghezze Alcune lunghezze valore in m dist. del corpo celeste più lontano 1025 m (10000 miliardi di miliardi di km) distanza della stella più vicina 3.9 • 1016 m (40000 miliardi di km) anno-luce 9.46 • 1015 m (9000 miliardi di km) distanza Terra-Sole 1.49 • 1011 m = 149 Gm (150 milioni di km) distanza Terra-Luna 3.8 • 108 m = 380 Mm (400000 km) raggio della Terra 6.38 • 106 m = 6.38 Mm (6000 km) altezza del Monte Bianco 4.8 • 103 m = 4.8 km (5 km) altezza di un uomo 1.7 • 100 m = 1.7 m spessore di un foglio di carta 10-4 m = 100 mm (1/10 di mm) dimensioni di un globulo rosso 10-5 m = 10 mm (1/100 di mm) dimensioni di un virus 10-8 m = 10 nm (100 angstrom) dimensioni di un atomo 10-10 m (1 angstrom) dimensioni di un nucleo atomico 10-15 m (1/100000 di angstrom = 1 fermi)

Ordini di grandezza: esempi di tempi Alcuni tempi valore in s stima dell’età dell’Universo 4.7 • 1017 s (15 miliardi di anni) comparsa dell’uomo sulla Terra 1013 s (300000 anni) era cristiana 6.3 • 1010 s (2000 anni) anno solare 3.15 • 107 s giorno solare 8.64 • 104 s intervallo tra due battiti cardiaci 8 • 10-1 s (8/10 di sec.) periodo di vibraz. voce basso 5 • 10-2 s (2/100 di sec.) periodo di vibraz. voce soprano 5 • 10-5 s (50 milionesimi di sec.) periodo vib. onde radio (FM 100 MHz) 10-8 s (10 miliardesimi di sec.) periodo di vib. raggi X 10-18 s (1 miliardesimo di miliardesimo di sec.)

Ordini di grandezza: esempi di masse Alcune masse valore in kg massa dell’Universo (stima) 1055 kg massa del Sole 1.98 • 1030 kg (2000 miliardi di miliardi di miliardi di kg) massa della Terra 5.98 • 1024 kg (6 milioni di miliardi di miliardi di kg) massa di un uomo 7 • 101 kg (70 kg) massa di un globulo rosso 10-16 kg (100 milionesimi di miliardesimo di g) massa del protone 1.67 • 10-27 kg (1.6 milionesimi di miliardesimo di massa dell’elettrone 9.1 • 10-31 kg miliardesimo di g)

Stima dell’errore di una misura

 = 10-9s  = 10-1s

Grandezze scalari e vettoriali Temperatura Massa Pressione Es. Grandezze scalari 1 informazione: modulo = numero (risultato misura) Forza Velocità Accelerazione Momento di una forza … Es. Grandezze vettoriali 4 informazioni: modulo direzione verso punto di applicazione direzione punto di applicazione a modulo verso

I VETTORI Definizione Componenti e modulo Somma e differenza Prodotto scalare Prodotto vettoriale Versori

Vettori: componenti e modulo y x O vy v a vx Un vettore è univocamente descritto nel piano 2dim dalle sue 2 componenti nello spazio 3dim dalle sue 3 componenti vx = |v|•cos(a) vy = |v|•sen(a) |v|2 = vx2 + vy2 modulo = |v|2•[sen2(a) + cos2(a)] = |v|2•1

Somma di vettori y v3 v1 v2 x v3y v3 = v1 + v2 v3x v3x = v1x + v2x Metodo grafico: diagonale del parallelogrammo costruito sui vettori di partenza Componenti: somma delle componenti dei vettori di partenza v3x = v1x + v2x v3y = v1y + v2y

Differenza di vettori y v1 v2 v3 x v3 = v1 - v2 v3y v1 = v3 + v2 v3x Metodo grafico: “altra” diagonale del parallelogrammo costruito sui vettori di partenza Componenti: somma delle componenti dei vettori di partenza v3x = v1x - v2x v3y = v1y - v2y

“Moltiplicazioni” di vettori Oltre alla somma e alla differenza si possono definire 2 altre operazioni tra vettori, chiamate prodotti ma non corrispondenti alla consueta idea di moltiplicazione. Prodotto scalare di 2 vettori: il risultato è uno scalare, non più un vettore Prodotto vettoriale di 2 vettori: il risultato è ancora un vettore

Prodotto scalare a a  b = a b cos f f b a  b = ax bx + ay by a ® b a  b = a b cos f ® a  b = ax bx + ay by ® a ® f = 0° a · b = ab cos f = ab ® ® il risultato è un numero, non un vettore! b ® a ® a · b = ab cos f = 0 ® ® f = 90° ® b a ® ® a · b = ab cos f = – ab ® f = 180° ® b

Prodotto vettoriale |a  b| = a b sen f v3 f a |a  b|= ab sen f = 0 b ® f v2 ® v1 v3 direzione  ai 2 vettori verso di avanzamento di una vite sovrapponendo v1 a v2 (e non viceversa!) (pollice mano destra) f = 0° |a  b|= ab sen f = 0 ® b a ® b c |a  b|= ab sen f = ab ® ® f = 90° ® a a ® |a  b|= ab sen f = 0 ® ® f = 180° ® b