Fisica 1 - Meccanica

Introduzione

La Fisica è la scienza che studia i fenomeni naturali e ne fornisce un'interpretazione, indagando sulle relazioni che intercorrono fra di essi.

Metodo scientifico

Per farlo, si avvale del metodo scientifico:

• Osservazione sperimentale di un fenomeno
• Riconoscimento degli elementi caratteristici;
• Formulazione di ipotesi sulla natura del fenomeno;
• Costruzione di una teoria
• Permette di interpretare il fenomeno in esame;
• Permette di fare delle previsioni sul fenomeno (determinismo);
• Verifica sperimentale della teoria.

Grandezze fisiche e unità di misura

Le leggi della fisica sono basate sulle grandezze fisiche, cioè quantità misurabili caratterizzate da un valore numerico ed un'unità di misura.

La misura di una grandezza fisica può essere diretta (confronto con un campione standard) o indiretta (tramite formula sfruttando le relazioni tra le varie grandezze).

Le grandezze fondamentali sono quelle che non possono essere derivate da altre e per cui è necessario fissare dei campioni e le unità di misura. Per il Sistema Internazionale, esse sono 7:

• Lunghezza → metro, m
• Massa → chilogrammo, Kg
• Tempo → secondo, s
• Corrente elettrica → Ampere, A
• Temperatura → Kelvin, K
• Intensità luminosa → Candela, cd
• Quantità di sostanza → Mole, mol

Introduzione

La Fisica è la scienza che studia i fenomeni naturali e ne fornisce un'interpretazione, indagando sulle relazioni che intercorrono fra di essi.

Metodo scientifico

Per farlo, si avvale del metodo scientifico:

• Osservazione sperimentale di un fenomeno
• Riconoscimento degli elementi caratteristici;
• Formulazione di ipotesi sulla natura del fenomeno,
• Costruzione di una teoria
• Permette di interpretare il fenomeno in esame,
• Permette di fare delle previsioni sul fenomeno (determinismo);
• Verifica sperimentale della teoria.

Grandezze fisiche e unità di misura

Le leggi della fisica sono basate sulle grandezze fisiche, cioè quantità misurabili, caratterizzate da un valore numerico ed un'unità di misura.

La misura di una grandezza fisica può essere diretta (confronto con un campione standard) o indiretta (tramite formula sfruttando le relazioni tra le varie grandezze).

Le grandezze fondamentali sono quelle che non possono essere derivate da altre e per cui è necessario fissare dei campioni e le unità di misura. Per il Sistema Internazionale esse sono 7:

• Lunghezza → metro, m
• Massa → chilogrammo, Kg
• Tempo → secondo, s
• Corrente elettrica → Ampere, A
• Temperatura → Kelvin, K
• Intensità luminosa → Candela, cd
• Quantità di sostanza → Mole, mol

Ad ogni grandezza si associa una dimensione indipendente dall'unità di misura, ad esempio:

• Lunghezza = [L]
• Massa = [M]
• Tempo = [T]

E, in base a queste:

• Velocità [LT^-1]
• Forza [MLT^-2]
• Ecc.

Due quantità possono essere uguagliate solo se hanno stessa dimensione.

Il rapporto fra grandezze omogenee definisce una grandezza adimensionale.

Ad esempio l'angolo misurato in radianti è definito dal rapporto fra la lunghezza dell'arco e del raggio.

Le grandezze definite da un valore numerico vengono dette grandezze scalari.

Altre sono caratterizzate anche da una direzione e un verso: sono grandezze vettoriali.

Meccanica

Studio del moto di un corpo

Cinematica del punto materiale

Branca della meccanica che studia il moto di un corpo senza indagare sulle cause di tale moto. Si studia inizialmente un corpo supponibile puntiforme.

Esistono vari tipi di moto:

• Traslazione,
• Rotazione,
• Vibrazione,
• Rototraslazione.

Per descrivere il moto è necessario un sistema di riferimento. Esso è definito da uno o più punti fissi, rispetto ai quali definiamo la posizione del corpo.

Un sistema di coordinate è invece una costruzione geometrica ancorata al sistema di riferimento, che permette la descrizione matematica del movimento. Si usano principalmente le coordinate cartesiane o quelle polari.

La traiettoria è il luogo lungo dei punti occupati successivamente dal corpo, si tratta in genere di una curva.

Le grandezze chiave della cinematica sono posizione, velocità e accelerazione.

La velocità: definita come la variazione della posizione rispetto al tempo

Velocità istantanea _media ^x₂-x₁/_t₂-t₁

Velocità istantanea ^dx/_dt ⇒ X(t) = x₀ + ∫_t₀^t V(t) dt

Analogamente, l'accelerazione è la variazione di velocità nel tempo.

a = ^dv/_dt ⇒ V(t) = V₀ + ∫_t₀^t a(t) dt

La x(t) è detta legge oraria e è la funzione che lega ogni istante dello