Appunti del Corso di fisica per istituti professionali

1. Appunti del Corso di fisica per istituti professionali Istituto Professionale «Azuni» di Pula Classi Prime Appunti estratti dal testo adottato, a cura del Prof. Paolo Cabitza. Lo studente studi a casa gli esercizi svolti dal testo e ne verifichi la comprensione mediante la risoluzione di quelli che gli vengono successivamente proposti

2. Di cosa si occupa la fisica • La fisica studia i fenomeni naturali osservando i cambiamenti che si verificano nell’ambiente e nei corpi durante il loro verificarsi. • La fisica è una scienza sperimentale che cerca di comprendere e formulare con linguaggio matematico le leggi naturali per descrivere in modo preciso, qualitativamente e quantitativamente, gli stessi fenomeni. In tal modo essa li può eventualmente riprodurre in laboratorio per verificare o smentire in ogni momento la validità di dette leggi, fino a prova contraria.

3. Le grandezze fisiche • Una affermazione scientifica, riferita ad un fenomeno osservato, deve essere oggettiva e verificabile da chiunque in ogni momento. Perciò si deve basare su quelle caratteristiche, dei corpi e dei fenomeni, che siano misurabili in associazione a valori numerici chiaramente espressi mediante particolari unità di misura . • Queste caratteristiche misurabili vengono chiamate «Grandezze Fisiche»

4. Una grandezza fisica è pertanto una caratteristica di un corpo o di un fenomeno che può essere misurata • Scelta pertanto l’unità di misura come grandezza di riferimento a cui viene associato il valore unitario 1, occorre confrontarla con la grandezza di cui si vuol conoscere il valore per ottenerne la misura. Lo strumento di misura è un dispositivo che consente di effettuare il confronto tra la grandezza fisica e la sua unità di misura. Es.:il termometro per la temperatura(T), l’orologio per il tempo(t), Il metro per la lunghezza (l), la bilancia per la massa (m), etc..

5. Adozione di un metodo di misuraè la scelta delle strategie da seguire per il confronto tra grandezza fisica e unità di misura Una misurasi dice diretta Quando la grandezza da misurare è confrontata direttamente con la corrispondente unità di misura: Es.: misura della lunghezza di una matita e del lato di un tavolo. Si dice invece indiretta Quando il valore della la grandezza è ottenuto mediante l’utilizzo di operazioni matematiche da applicare a misure dirette Es: misura dell’area della superficie del tavolo o del volume di un solido

6. Il Sistema di unità di misura Internazionale:costituisce l’insieme delle unità di misura delle grandezze fisiche e dei loro campioni conservati nel Museo dei Pesi e delle Misure di Sèvres presso Parigi Nel SI i campioni di unità di misura sono definiti per sette grandezze fisiche fondamentali. • la Lunghezza (l) che ha il metro (m) come unità di misura • la massa (m) che ha il kilogrammo (kg) come unità di misura • Il Tempo (t) che ha il secondo (s) come unità di misura • la Temperatura (T) che ha il kelvin (K) come unità di misura • l’Intensità di corrente (i) che ha l’ampere (A) come u.di m. • l’Intensità luminosa (IL) che ha la candela (cd) come u.di m. • La quantità di sostanza (n) che ha la mole (mol) come u.d.m.

7. Le unità di misura delle grandezze fondamentalidel SI sono indipendenti da quelle delle cosidette Grandezze fisiche derivate esse sono legate ad una o più grandezze fondamentali le loro unità di misura sono espresse da relazioni tra unità di misura delle grandezze fondamentali. • l’Areaha come unità di misura il metro quadrato (m2) • Il Volumeha come unità di misura il metro cubo (m3) • La Densitàha per unità di misura il kg a metro cubo (kg/m3) • La Forzaha come unità di misura il newton (N) • La Pressioneha come unità di misura il pascal (Pa) • Il lavoro, l’energia e il calore hanno per u.di m. il joule (J) • La velocità ha come unità di misura il metro al secondo (m/s).

8. Ladensitàdi un corpo è espressa dal rapporto tra la massa del corpo stesso ed il suo volume: d=m/Vl’unità di misura della densità è il kilogrammo a metro cubo (kg/m3) • Densità di alcune sostanze a 0°C e a pressione normale (1Atm) • Sughero: 300 kg/m3 • Ghiaccio: 900 kg/m3 • Acqua distillata: 1000 kg/m3 • Acqua di mare: 1020 kg/m3 • Acciaio inox: 7800 kg/m3 • Ferro: 7880 kg/m3 • Piombo: 11345 kg/m3 • Mercurio: 13500 kg/m3 • Oro: 19600 kg/m3 • Platino: 21300 kg/m3

9. Si dice portatadi uno strumento di misura il massimo valore della grandezza che esso è in grado di misurare.Si dice sensibilitàdello strumento il più piccolo valore della grandezza che esso è in grado di apprezzare • Il metro da muratore ha una portatadi 100 cm ed una sensibilità di 0,1 cm (1 millimetro); invece Il metro da sarto ha la portata di 150 cm ed una sensibilità di 0,5 cm (5 millimetri)

10. Anche la misura più accurata è sempre affetta da una IMPRECISIONE detta incertezza o errore di misura • Misurando la lunghezza di un oggetto ci accorgiamo che la sua misura è compresa all’interno di un intervallo (tra un valore minimo e un valore massino) che in genere corrisponde alla sensibilità dello strumento. La misura si esprime con due numeri che contengono l’informazione per risalire all’intervallo suddetto: • Il valore misurato: lm=(lmin+lmax)/2 (semisomma) • L’errore: El= (lmin-lmax)/2 (semidifferenza). Nota:per strumenti con elevata sensibilità l’intervallo viene considerato come il doppio della sensibilità e l’errore assoluto è considerato pari alla sensibilità stessa .

11. Errori sistematici sono quelli che influenzano la misura sempre in eccesso o sempre in difetto e sono dovuti a errori di fabbricazione degli strumenti di misura • Errori accidentali • sono gli errori di lettura, cioè quelli legati alla sensibilità dello strumento e dipendono dalla lettura effettuata con quello strumento; • oppure sono errori statistici dovuti al fatto che ripetendo più volte la misura di una grandezza fisica i risultati differiscono casualmente tra loro. In questo caso si assume come valore più probabile della misura la media aritmetica di tutte le misure effettuate (l del tavolo) e l’errore è dato dalla semidifferenza tra il valore massimo e quello minimo.

12. Viene detto errore relativo il rapporto tra l’errore assoluto e la misura della grandezza: => Er=Eg/Gm. Moltiplicando l’errore relativo per 100 si ottiene l’errore percentuale che indica la precisione della misura • Se la misura di una lunghezza è l = (12,0+/- 0,2) m Si ha Er = 0,2m/12,0m = 0,016666667 e, infine, E% = Er*100 = 0,016666667*100 = 1,667% • Se la misura di una lunghezza è l = (0,035+/- 0,001) m Si ha Er = 0,001m/0,035m = 0,02857 e, infine, E% = Er*100 = 0,02857*100 = 2,857% Si noti come la precisione è maggiore per misure più grandi (ad errore percentuale minore corrisponde precisione maggiore e viceversa pur in presenza di errori assoluti maggiori).