Argomenti di fisica

ARGOMENTI DI FISICA

Grandezze fisiche. Argomenti: definizione del metodo scientifico,
grandezza fisica e concetto di misura (unita' di misura)
Grandezze primitive (lunghezza, Tempo e Massa, Sistema Internazionale, altre unità di misura)
Conversione tra diverse unita' di misura,
Grandezze fisiche derivate (es.

Velocità, Accelerazione, Forza, equazioni dimensionali).
Esempi : conversione tra unità SI e sistema Anglosassone
Definizione del metodo scientifico Con metodo scientifico si intende definire una procedura di analisi del mondo fisico che sia riproducibile e predittiva.
Il problema principale è definire una schematizzazione logica che descriva quantitativamente le osservazioni operate nel mondo reale.
Questo in pratica significa realizzare un ponte tra il mondo reale dei fenomeni fisici e quello completamente diverso della mente umana. La rappresentazione del mondo fisico avviene tramite un linguaggio definito già da Galileo nel suo "Dialogo sui due massimi sistemi" come quello della matematica. Il ponte di cui si accennava prima è rappresentato dall'esperimento, cioè da quell'operazione di osservazione dei fenomeni fisici che conduce ad una misura che è automaticamente confrontabile con il modello matematico che deve rappresentare il fenomeno stesso.
In pratica il ricercatore deve preoccuparsi di come i fenomeni si sviluppano e non perchè.

Definizioni di fisica 2

ARGOMENTI DI FISICA: GRANDEZZE FISICHE

Il processo di ricerca scientifica si svolge nelle seguenti fasi.
1. Esperimento: si effettuano osservazioni di un fenomento fisico che portano ad una o più misure di Grandezze fisiche.
2. Rappresentazione matematica: si costruisce, sfruttando le regole logiche della matematica un modello che riproduce i valori delle misure ottenute tramite l'esperimento.
3. Predizione: il modello così ottenuto deve descrivere non solo il fenomeno osservato ma tutti quei fenomeni che rientrano nella stessa categoria. Ad esempio se uno studia la caduta di un grave lasciando cadere un oggetto in un posto specifico, il modello matematico che deriva dal suo esperimento dovrà descrivere la caduta dei gravi eseguita anche in luoghi diversi con oggetti diversi.
4. Messa alla prova del modello e delle sue predizioni mediante le misure di nuovi esperimenti: il modello studiato tramite l'esperimento precedente deve servire per ricavare predizioni sulle misure di esperimenti diversi. Ad esempio si ripete l'esperimento precedente sulla caduta dei gravi in luoghi diversi con oggetti diversi e si confrontano le misure ottenute con le previsioni del modello.
5. Revisione del Modello: se le predizioni sono discordanti con le nuove misure si procede alla revisione del modello per crearne un altro che rappresenti tutte le misure effettuate.Ad esempio si scopre che facendo cadere il nostro grave da un altezza più elevata il modello che avevamo non riesce a descrivere le nuove misure, si procederà ad elaborare un modello nuovo che conterrà la descrizione delle vecchie misure e quelle nuove.
La procedura appena descritta può continuare indefinitamente. Il ricercatore quindi provvederà ad elaborare nuovi modelli e nuovi esperimenti per mettere alla prova i nuovi modelli.
La verità scientifica è soggetta a continue revisioni e non è mai definitiva.
Grandezze fisiche e concetto di misura La definizione di una grandezza fisica è operativa e consiste nel descrivere la serie di operazioni per poter misurare la quantità in questione.

Principi della dinamica: formule e definizione

ARGOMENTI DI FISICA: LA MISURA DI UNA GRANDEZZA FISICA

La misura di una grandezza fisica consiste nell'associare alla grandezza un numero, secondo operazioni fissate da regole ben definite, che è il rapporto tra la grandezza in questione e una di riferimento che è chiamata unità di misura. Due grandezze fisiche della stessa specie, come ad esempio una grandezza qualsiasi e la sua unità di misura, sono dette grandezze omogenee.
L'unità di misura rappresenta il punto di riferimento della nostra grandezza fisica e deve essere ben definito in maniera che ogniuno in ogni luogo e tempo possa riferirsi ad essa. Ad esempio una delle prime unità di misura di peso stabilite in antichità era il carato: si era notato che i semi di carruba avevano sempre dimensioni e peso abbastanza simili quindi bastava procurarsi dei semi di carruba per avere a disposizione l'unità di peso. Il peso in carati di piccoli oggetti era definito dal numero di semi necessari a bilanciare l'oggetto tramite una bilancia. Questo semplice esempio storico definisce univocamente l'operazione di misura del peso mediante il confronto diretto, eseguito con una bilancia, di un oggetto e i semi di carruba. Il risultato dell'operazione è un numero.
In questo caso la misura è detta misura diretta, ovvero si esegue un confronto diretto tra la grandezza, ad esempio il peso, ed un'altra omogenea: se il campione usato per il confronto è l'unità di misura stessa,ad esempio il peso del seme di carruba, il numero che deriva dal rapporto tra la nostra grandezza e quella di riferimento è il risultato della misura, nel caso in esempio il rapporto tra il peso di un oggetto e il peso di un seme di carruba è uguale al numero di semi necessari per bilanciarlo.
Nel caso che una misura non venga effettuata tramite il confronto diretto tra la grandezza fisica e la sua unità di misura la misura viene definita indiretta. In questo secondo caso la misura viene effettuata mediante un operazione che consiste nella misura diretta di altre grandezze fisiche non omogenee e tramite una legge si deduce il valore della misura in questione. L'autovelox ad esempio misura la velocità di un automobile misurando il tempo che intercorre tra il passaggio di un punto della macchina tra due linee parallele di cui si conosce la distanza, facendo poi il rapporto tra la misura di distanza e quella di tempo si ricava la misura di velocità...

I principi della dinamica: riassunto

ARGOMENTI DI FISICA: LA DINAMICA

Argomenti:
principio di inerzia,
caduta di gravi,
lavoro, energia cinetica,
energia potenziale, forze conservative,
attrito.
principio di inerzia
Affrontiamo adesso un nuovo capitolo della meccanica, ovvero la dinamica.
La dinamica è quella parte della meccanica che si occupa di studiare l'interazioni tra i corpi e le forze che li mettono in movimento. Risultato di uno studio dinamico è la legge oraria del moto del corpo.
Cerchiamo di stabilire lo stato di moto di un corpo. Se un corpo in assenza di cause esterne è fermo e rimane fermo, o alternativamente si muove di moto rettilineo uniforme e continua con lo stesso tipo di moto, allora il sistema di riferimento è chiamato inerziale. Viceversa, stabilito che un sistema è inerziale, un corpo continua a stare fermo o a muoversi di moto rettilineo uniforme in assenza di cause esterne.
Questa affermazione, nota come principio di inerzia è, come spesso accade in fisica, una definizione operativa. Infatti se ci riferiamo ad esempio ad un sistema ruotante (come può essere la terra) tutti i corpi intorno non solidali con la terra, ruotano con la stessa frequenza intorno all'origine, compresi quelli non sottoposti a forze reali esterne. Un sistema inerziale invece è definito tale se il principio di inerzia è verificato sempre. Si deduce da qui che un sistema di riferimento solidale con la superficie terrestre non è inerziale. Se cercassimo di studiare moti di corpi che si muovono a bassa velocità rispetto alle velocità di rotazione della superficie, lungo percorsi piccoli rispetto al raggio terrestre (circa 6400 Km) allora, con una buona approssimazione si può considerare anche la superficie terrestre un sistema inerziale, anche se con misure piuttosto precise si apprezzano deviazioni importanti rispetto al principio di inerzia (forza di Coriolis).