Fondamenti di Fisica Sperimentale, Meccanica

FISICA

Dal greco NATURA, studia i fenomeni naturali attr.

verso il metodo sperimentale ideato da Galileo Galilei.

metodo induttivo → TEORIE GENERALI e LEGGI ← metodo deduttivo

OSSERVAZIONE

↓

RIPRODUCIBILITÀ del fenomeno

attraverso esperimenti in

condizioni controllate (laboratorio)

ESPERIMENTO

TEORIA

formulazione matematica

ESPERIMENTO

LE GRANDEZZE FISICHE E MISURAZIONE

Le grandezze fisiche sono quantità misurabili come la

lunghezza, la forza, il campo elettrico. Queste si distib.

no in grandezze fondamentali (lunghezza, massa, tem

po) e grandezze non fondamentali: che si ricavano

attraverso delle leggi.

es. v_m = Δx / Δt , a_m = Δv / Δt , F = m⋅a

Le misure di una grandezza possono essere dirette o in

dirette. Considerando una grandezza da misurare δ e

una grandezza campione U, dal rapporto ricaviamo un nu

mero e la sua unità di misura. Una misura indiretta

si ricava da quelle dirette.

es. v_m = spazio percorso (misura diretta)

tempo impiegato (misura diretta)

FISICA

Dal greco natura, studia i fenomeni naturali attr. verso il metodo sperimentale ideato da Galileo Galilei.

metodo induttivo ➔ TEORIE GENERALI e LEGGI ◄ metodo deduttivo

OSSERVAZIONE

─ ↓ ─

RIPRODUCIBILITA del fenomeno attraverso esperimenti in condizioni controllate (laboratorio)

─ ↓ ─

ESPERIMENTO

TEORIA

◄ → formulazione matematica

ESPERIMENTO

LE GRANDEZZE FISICHE E MISURAZIONE

Le grandezze fisiche sono quantità misurabili come la lunghezza, la forza, il campo elettrico. Queste si dividono in grandezze fondamentali (lunghezza, massa, tempo) e grandezze non fondamentali che si ricavano attraverso delle leggi.

es. v_m = Δx/Δt , a_m = Δv/Δt , F = m • a

Le misure di una grandezza possono essere dirette o indirette. Considerando una grandezza da misurare G e una grandezza campione U, dal rapporto ricaviamo su un metro e la sua unità di misura. Una misura indiretta si ricava da quelle dirette.

es. v_m = spazio percorso / tempo impiegato (misura diretta, misura diretta)

Sistemi di unità di misura:

• Lunghezza
• Massa
• Tempo

METRO m Kilogrammo Kgsecondo sM.K.S.

CENTIMETRO cmgrammo gsecondo sC.G.S.

Esiste inoltre il Sistema Pratico dato dalla lunghezza in metri, il tempo in secondi e la forza (1 Kgp e uguale a 9,81 N).Il sistema internazionale utilizza il sistema M.K.S. con l'aggiunta di:

• CORRENTE ELETTRICA —> Ampere (A)
• QUANTITÀ di una SOSTANZA —> mole (mol)
• TEMPERATURA —> Kelvin (K)
• INTENSITÀ LUMINOSA —> candela (cd)

Unità composte (V·S, m/s)

es. 1 Km/h = ^{10^3}/ _h = ¹/ _{3600 s} = ¹/ _3,6 m/s => 1 m/S = 3,6 Km/h

1 in (pollice) = 2,54 cm1 miglio = 1,61 Km

In caso di unità di misura molto più grandi o più piccole del S.I. vedi tabella "Prefissi delle unità di misura."

Analisi Dimensionale

per esprimere una dimensione utilizzo le parentesi quadre. Esempi:

• Superficie = lunghezza × lunghezza [sup] = [L]²
• Volume = lungh × lungh × lungh [Volume] = [L]³
• Velocità: [v] = [L] / [T]
• accelerazione: [a] = [v]² / [L] = [L] · [T]^-2
• Forza: [F] = [M] [L] [T]^-2

le grandezze adimensionali sono le grandezze prive di dimensione, esempio:

d = S/R, [α] = [L]/[L] = [L]⁰[M]⁰[T]⁰

Principio di Omogeneità

le dimensioni e le unità di misura devono essere uguali ad esempio: la velocità di un corpo in caduta libera è:

V₂ = √2gh

dove V₂ = velocità al momento dell'impattog = costante di accelerazione di gravitàh = altezza

• [v] = [L] · [T]^-1
• [gh] = [a][L] = [L][T]^-2 [L] = [L]²[T]^-2
• [√gh] = [L]²[T]^-1

infatti: [v] = [√gh] (non considero la costante 2)

Esempio di analisi dimensionale applicata ad un pendolo

non fisica quindi non considero la K

P = periodo di oscillazione (andata + ritorno)

P = P(m, ℓ, g) = Km^xℓ^yg^z

in notazione dimensionale:

[P] = [M]⁰[L]⁰[T]¹ = [M]^x[L]^y[T]^-2z[L]^z

= [M]^x[L]^y+z[T]^-2z

quindi:

• x = 0
• y + z = 0
• -2z = 1