Paniere risposte aperte e chiuse Fisica

Introdurre Sistema Internazionale per le unità di misura

1. Il Sistema Internazionale di unità di misura, abbreviato in SI, è il più diffuso tra i sistemi di unità di

misura. Esso è basato su sette unità fondamentali (lunghezza, massa, tempo, corrente elettrica,

temperatura, quantità di sostanza, intensità luminosa), con le quali vengono definite le unità

derivate (forza, pressione, energia, potenza). Il SI, inoltre, definisce una sequenza di prefissi da

premettere alle unità di misura per identificare i loro multipli e sottomultipli. Il Sistema

Internazionale è un sistema coerente, in quanto le sue unità derivate si ricavano come prodotto di

unità fondamentali.

Descrivere i parametri caratteristici degli strumenti di misura

2. Uno strumento è un dispositivo mediante il quale si determina la corrispondenza tra una grandezza

e la sua misura. Uno strumento di misura viene caratterizzato da alcune principali proprietà.

La risoluzione è la minima variazione di una grandezza leggibile sullo strumento, che corrisponde

alla suddivisione più fine di una scala graduata o, nel caso di display digitali, all’ultima cifra

visualizzata.

La sensibilità è il rapporto |dr/dx| tra la variazione della risposta dr a una variazione della

grandezza da misurare e la variazione dx della grandezza stessa, puntualmente lungo l’arco dei

valori misurabili dallo strumento (scala). In caso di scale lineari la sensibilità s* è costante e legata

alla risoluzione dx* attraverso la minima variazione di risposta rilevabile dr*: s = |dr|/|dx| = cost =

s* da cui dx*=dr*/s*.

La precisione definisce la ripetibilità delle misure effettuate in stesse condizioni.

L’accuratezza è definita come la differenza tra i risultati della misura e il valore effettivo della

grandezza, ovvero una stima della presenza di un difetto sistematico nella procedura di calibrazione

dello strumento.

Come si scrive correttamente una misura ottenuta sperimentalmente considerando l'errore?

3. Tutte le misure in fisica sono approssimate e affette da un certo errore.

Il risultato di una misura deve quindi riportare chiare indicazioni relativamente alla precisione della

misura.

Per esempio, se abbiamo misurato la lunghezza di un banco con un righello che permette di

misurare e leggere i millimetri, scriveremo:

l = (72,6 ± 0,2) cm

che significa che l'incertezza della misura è di 2 mm.

E' come se dicessimo che non sappiamo con esattezza quanto è lungo il banco, ma sappiamo

certamente che la sua lunghezza è compresa fra 72,4 e 72,8 cm.

Dare la definizione di grandezza vettoriale e specificare le differenze tra vettori e scalari

4. In fisica, una grandezza vettoriale è una grandezza fisica caratterizzata da una direzione, un verso e

una intensità, descritta quindi da un vettore, in contrapposizione ad una grandezza scalare, che è

caratterizzata solamente dall'intensità, un unico numero chiamato scalare. Differenza tra uno

scalare e un vettore. In fisica uno scalare è semplicemente un numero reale. Una grandezza scalare

è quindi un numero reale più l'unità di misura associata alla proprietà. Un vettore è invece un

elemento che ha bisogno anche di una direzione e verso per essere completamente definito.

Fare qualche esempio di prodotto scalare e vettoriale in fisica

5. Un esempio di prodotto scalare è il lavoro, mentre di prodotto vettoriale è la velocità.

Prodotto scalare L= F*S lavoro=forza*spostamento; prodotto vettoriale M= r*F momento di una

forza.

Come viene descritta la posizione in coordinate polari?

6. Prendiamo il piano, senza riferimento cartesiano, e tracciamo invece una semiretta qualsiasi (che

per semplicità disegneremo “orizzontale” rispetto alla nostra visuale) di origine OO.

Consideriamo un punto P qualsiasi del piano, e consideriamo la distanza di P dal punto O, che

chiamiamo rP, e la misura dell’angolo θP che il segmento PO forma con la semiretta di partenza, in

senso antiorario.

Si nota abbastanza facilmente che il punto P è completamente determinato dai numeri rP e θP;

viceversa, ogni scelta di una distanza r e un angolo θ identifica senza ambiguità un punto nel piano.

Abbiamo quindi costruito un sistema di coordinate, cioè un sistema che ci permetta di individuare

un oggetto geometrico (un punto) attraverso una coppia di numeri (in questo caso (r,θ).

La coppia (r,θ) con r∈R, r>0 e θ∈[0,2π) associata a un punto P del piano, ottenuta con la

costruzione appena vista, si chiama coppia di coordinate polari.

Fornire le definizioni di posizione, velocità e accelerazione

7. In fisica la posizione è l'insieme delle quantità misurabili (coordinate) che definisce dove si trovi

nello spazio un punto materiale rispetto ad un sistema di riferimento; la Velocità: è una grandezza

vettoriale definita come il rapporto tra lo spostamento effettuato da un corpo ed il tempo

impiegato per compierlo, o più impropriamente viene definita come rapporto tra spazio e tempo;

l’Accelerazione: è una grandezza vettoriale data dal rapporto tra la variazione di velocità di un

corpo in un intervallo di tempo ed il tempo in cui avviene tale variazione. Più semplicemente, viene

spesso indicata come rapporto tra velocità e tempo.

Esporre i concetti base del moto uniformemente accelerato

8. Un moto rettilineo uniformemente accelerato (abbreviato MRUA) è un tipo di moto in cui un corpo

si muove lungo una retta con accelerazione costante, e che viene caratterizzato da una formula

detta legge oraria del moto rettilineo uniformemente accelerato.

Discutere il moto rettilineo uniforme

9. Un moto rettilineo uniforme (abbreviato MRU) in Fisica è un tipo di moto in cui un corpo si muove

lungo una retta con velocità costante nel tempo, e che viene descritto mediante una specifica

formula detta legge oraria del moto rettilineo uniforme.

Spiegare in parole semplici perché quando un oggetto viene lanciato verso l'alto prima sale poi

10. torna giù

Un oggetto lanciato verso l’alto si muove con una velocità che tende a diminuire a causa della forza

di Gravità che, essendo una forza diretta verso il centro della Terra, lo frena. Nel punto morto

superiore la velocità diventa 0 m/s, quindi il corpo si ferma. Essendo, tuttavia, ancora soggetto

all’azione della forza di gravità, questo viene accelerato e la velocità aumenta, però verso il basso.

Quindi partendo dal punto più alto, dove si è fermato, riprende velocità e cade a terra.

Cosa è la gittata in un proiettile? Come si salcola?

11. La gittata è la distanza longitudinale percorsa da un corpo lanciato in aria, avente quindi velocità

con componente vettoriale in ascissa e in ordinata. Essa si calcola

Discutere il moto di un proiettile lanciato orizzontalmente

12. Il moto di un proiettile lanciato in orizzontale è la sovrapposizione di due moti: un moto rettilineo

uniforme orizzontale, un moto rettilineo uniformemente accelerato verticale. La traiettoria di un

oggetto lanciato in orizzontale è una parabola con il vertice nel punto di lancio.

Se il moto circolare di un punto è uniforme, perché c'è ugualmente un'accelerazione?

13. Il Principio di inerzia afferma che: “in un sistema isolato un corpo non soggetto a forze mantiene il

suo stato di quiete o di moto RETTILINEO UNIFORME”. Quindi, se non mantiene il moto rettilineo

uniforme vuol dire che è soggetto a una forza, quindi ad una accelerazione, nella fattispecie quella

centripeta (=diretta verso il centro).

Che cos'`e la velocità angolare in un moto circolare?

14. In fisica la velocità angolare, detta anche velocità di rotazione, rientra nel concetto generale di

velocità, ovvero di variazione di una grandezza, in questo caso la variazione di un angolo, nel

tempo. Il suo impiego maggiore è nello studio dei moti periodici quali ad esempio il moto circolare

e il moto armonico.

Esporre i parametri fondamentali del moto circolare uniforme definendo le grandezze periodo

15. frequenza e pulsazione

Il moto circolare uniforme si sviluppa lungo una circonferenza a velocità scalare costante. Si tratta

di un moto accelerato, poiché la velocità, di intensità costante, cambia continuamente direzione in

accordo alla traiettoria, per effetto di un’accelerazione rivolta al centro di quest’ultima.

Periodo: corrisponde all’intervallo di tempo impiegato da un corpo in moto circolare uniforme a

percorrere l’intera lunghezza della traiettoria. La sua durata risulta dal rapporto tra la lunghezza

della traiettoria stessa e la velocità del moto;

Frequenza: corrisponde alla quantità di periodi coperti dal corpo nell’unità di tempo ossia un

secondo;

Pulsazione: o velocità angolare del corpo è pari al rapporto tra lo spostamento angolare, cosi

definito, e il tempo impiegato.

Qual è la differenza tra velocità angolare e velocità periferica in un moto circolare?

16. Velocità angolare: è una grandezza che misura la velocità con cui un punto materiale si muove su

una circonferenza, e viene definita come il rapporto tra l’angolo descritto e l’intervallo di tempo

impiegato a descriverlo.

La velocità angolare esprime quanti radianti si compiono in un secondo, il radiante è un angolo

sotteso ad un arco di circonferenza uguale al raggio.

La velocità periferica esprime lo sviluppo in metri dei giri coperti in un secondo.

Cosa è l'accelerazione centripeta?

17. In cinematica si definisce accelerazione centripeta la variazione della velocità di un punto materiale

in un moto che si dirige verso il centro della circonferenza, cioè la componente dell'accelerazione

lungo la normale alla traiettoria. Prende il nome di centripeta perché il vettore accelerazione nel

moto circolare uniforme punta istante per istante verso il centro della circonferenza.

Il modulo dell'accelerazione centripeta si calcola con la formula: a = ա /r.

2

c

Che cosa si intende con accelerazione centripeta e con accelerazione tangenziale in un moto

18. curvilineo? Quali ne sono le proprietà essenziali?

Accelerazione centripeta: è definita come accelerazione subita dal corpo e ha l’effetto di modificare

la direzione della velocità tangenziale in ogni punto della traiettoria curvilinea. Le proprietà sono:

Direzione: ha direzione radiale, vale a dire che è sempre direzionata lungo il raggio della

circonferenza in ogni punto. Essa è perpendicolare in ogni punto al vettore velocità e, come

abbiamo già detto, varia in ogni punto;

Verso: il vettore punta sempre verso il centro della circonferenza;

Modulo: l’accelerazione è costante nel moto circolare uniforme.

Accelerazione tangenziale: è l’accelerazione cui è soggetto un punto in moto lungo una traiettoria

circolare, o più in generale curvilinea, che si muove con velocità variabile in modulo.

Descrivere il comportamento di un corpo in un sistema in caduta libera

19. Un corpo si definisce in caduta libera quando esso è sottoposto alla sola forza gravitazionale. Tale

definizione implica che il corpo possa anche non cadere nel senso comune del termine, in quanto a

seconda delle condizioni iniziali può, ad esempio, orbitare (i pianeti intorno al sole sono in caduta

libera) oppure anche allontanarsi all'infinito.

Nell'ipotesi di caduta libera, un corpo è soggetto a un'accelerazione che si manifesta in direzione

radiale verso il centro di un pianeta. Per i corpi che cadono liberamente per brevi percorsi (come

nel caso di cadute da piccole altezze), l'accelerazione può essere ritenuta costante, sia in modulo

che in direzione. In tal caso, il moto di caduta libera può essere considerato un moto rettilineo

uniformemente accelerato.

Cos'è l'accelerazione di coriolis?

20. L'accelerazione di Coriolis è data dal prodotto (vettoriale) tra la velocità angolare del Sistema di

Riferimento e la velocità del corpo in movimento rispetto a tale sistema in un punto considerato,

nella forma seguente: a = -2Ω x V

c

Essa si genera quando il corpo, spostandosi, si porta in zone dove il sistema di riferimento rotante,

pur avendo velocità angolare costante, varia la sua velocità lineare (perché cambia la distanza dal

centro o dall'asse di rotazione). Naturalmente la Forza di Coriolis sarà data poi semplicemente

moltiplicando l'accelerazione di Coriolis per la massa del corpo (seconda legge della dinamica di

Newton).

Esporre il primo principio della dinamica

21. Il primo principio della dinamica (o principio di inerzia o prima legge di Newton) stabilisce che un

corpo non soggetto a forze o soggetto a forze la cui risultante è nulla, permane nel suo stato di

quiete o continua a muoversi di moto rettilineo uniforme.

Spiegare in parole semplici perché quando un oggetto viene lanciato verso l'alto prima sale poi

22. torna giù

Un oggetto lanciato verso l’alto si muove con una velocità che tende a diminuire a causa della forza

di Gravità che, essendo una forza diretta verso il centro della Terra, lo frena. Nel punto morto

superiore la velocità diventa 0 m/s, quindi il corpo si ferma. Essendo, tuttavia, ancora soggetto

all’azione della forza di gravità, questo viene accelerato e la velocità aumenta, però verso il basso.

Quindi partendo dal punto più alto, dove si è fermato, riprende velocità e cade a terra.

Cos'è un sistema di riferimento inerziale?

23. In fisica un sistema di riferimento inerziale è un sistema di riferimento in cui è valido il primo

principio della dinamica ovvero: stabilisce che un corpo non soggetto a forze o soggetto a forze la

cui risultante è nulla, permane nel suo stato di quiete o continua a muoversi di moto rettilineo

uniforme.

Esporre il concetto di forza

24. Una forza è una grandezza fisica vettoriale che si manifesta nell'interazione reciproca di due o più

corpi, sia a livello macroscopico, sia a livello delle particelle elementari. La forza viene definita dalla

seconda legge di Newton (F = m a(freccia su F e a)). È possibile distinguere 4 tipi di forze:

elettromagnetica, gravitazionale, forte e debole.

Fate un esempio del carattere vettoriale delle forze

25. Il carattere vettoriale della forza si manifesta anche nel modo in cui è possibile sommare le forze. Come

è possibile verificare sperimentalmente, due forze in questo caso F1 e F2, hanno lo stesso punto di

applicazione, ma direzioni diverse, si sommano con la

regola del parallelogramma. Ciò significa che se ad un

corpo vengono contemporaneamente applicate le

forze F1 e F2, esso si muoverà lungo la direzione della

diagonale del parallelogramma, come se ad esso fosse

applicata solo la forza R, detta, appunto somma o

risultante. Un esempio è la forza peso che ha come

modulo pari al prodotto tra massa e accelerazione di

gravita, direzione lungo la verticale e verso diretto in

basso.

Esporre il secondo principio della dinamica

26. Il secondo principio della dinamica, afferma che una forza agente su un corpo, o una forza risultante di

un insieme di forze agenti su un corpo, imprime su di esso un’accelerazione nella stessa direzione e

nello stesso verso della forza applicata; si esprime mediante la formula F= m*a (Freccia su F e a) che

viene anche chiamata legge fondamentale della dinamica. Il modulo dell’accelerazione è proporzionale

a quello della forza e inversamente proporzionale alla massa del corpo.

Cos'è il peso?

27. Il peso di un corpo è la forza con cui un corpo viene attratto dalla Terra (forza di gravità). Si chiama

forza-peso ed è una grandezza proporzionale alla massa (m) del corpo.

Perché occorre definire quelle forze che prendono il nome di reazioni vincolari?

28. Se un grave è fermo su un tavolo pur essendo soggetto alla forza peso, l'unica possibilità per tale

situazione statica è che il tavolo faccia "sul grave" una forza uguale e contraria al peso! Altrimenti il

corpo si muoverebbe, come succede se si inclina il piano del tavolo in modo che "l'azione dello stesso"

(trascuriamo qui l'attrito statico che impone un angolo minimo), cioè appunto la reazione del vincolo,

sia incapace di equilibrare il peso del corpo.

Esporre i concetti base della caduta dei gravi

29. La caduta dei gravi è un esperimento teorizzato da Galileo Galilei, che ha portato alla nascita della

scienza moderna. Egli mostrò che i corpi materiali cadono, nel vuoto (escludendo quindi qualunque

effetto di attrito), tutti con la stessa accelerazione, indipendentemente dalla loro massa; questo

fenomeno è conseguenza diretta dell'equivalenza tra massa gravitazionale e massa inerziale.

Cos'è una reazione vincolare?

30. Se un corpo, pur subendo l'azione di una forza o di una risultante non nulla di più forze, rimane fermo,

allora esso provoca una reazione del suo piano di appoggio, detta forza di reazione vincolare o normale.

Cos'è la massa?

31. La MASSA è la quantità di materia contenuta in un oggetto. È una caratteristica INTRINSECA dell'oggetto

cioè non cambia. È una grandezza fondamentale e la sua unità di misura nel S.I. è il kilogrammo(kg).

Strumento di misura: bilancia.

Quale comportamento è tipico di un oggetto in caduta libera in un mezzo viscoso?

32. Un corpo che cade in un mezzo viscoso (acqua, aria…), ha una velocità che tende ad aumentare per

colpa della gravità, e più aumenta la velocità di caduta più la resistenza viscosa lo frena. Ci sarà un

momento in cui la forza re