Le grandezze Fisiche

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. • Misuraresignifica 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’unitàdi misuraè unagrandezzachesiassume per riferimento e a cui, pertanto, siattribuisce un valorepari a 1; • Questa grandezza per essereassunta ad unità di misuradeveesserescelta in modoinequivocabile; • L’unità di misuradeveessereindividuataattraverso un campionechepossaconsiderarsiimmutabilenel tempo e riproducibile.

4. sIstemi di unità di misura • L’insiemedelleunità di misura con cui vengono definite le variegrandezzefisicheprendeilnome di sistema di unità di misura; • Esistonovarisistemi di unità di misuraderivanti da consuetudinilocali ma la comunitàscientifica, allaconferenzainternazionaledeipesi e dellemisure, nel 1960 ha deciso di dotarsi di un sistema di misurauniversalecheprendeilnome 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.

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=10.000 m (diecimila metri) può più agevolmente essere indicata con 10 Km (dieci chilometri) • infatti 10.000 m = 10 · 103 m = 10 Km

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 unalegametallicache ha la proprietà di rimanereinalterata (entrocertilimiti) con ilpassare del tempo e con ilvariaredellatemperatura. • 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.

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 102 Kg, la tonnellata pari a 103 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 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

11. Alcune grandezze fisiche derivate

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 [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.

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 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

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 [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;

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 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