Introduzione, grandezze fisiche e grandezze fisiche fondamentali

Grandezze fisiche

La fisica è una scienza quantitativa quindi non solo si occupa di

descrivere i fenomeni di cui si occupa ma anche a quantificarli, cioè a

introdurre delle caratteristiche dei fenomeni dei sistemi che possono

essere definiti in termini quantitativi

Definiamo come grandezza fisica ogni proprietà di un sistema che può

essere definiti in termini quantitativi, cioè che può essere misurata. La

procedura di misura è una procedura con cui si attribuisce un valore

numerico a una determinata caratteristica del fenomeno.

Pur essendo la (ad esempio) forma una caratteristica fondamentale di

un corpo, non può essere quantificata con una grandezza fisica, a

differenza ad esempio del volume che possiamo quantificare.

Nella caratterizzazione quantitativa della grandezza fisica non c’è solo

un numero ma anche una unità di misura, intendendo per unità di

misura un campione arbitrario della specie che stiamo misurando a cui

arbitrariamente si attribuisce il valore unitario. La procedura di misura

non è altro che una procedura di confronto, se infatti diciamo che un

volume è 2 m significa che abbiamo fatto un paragone tra il volume

3

dell’oggetto che stiamo misurando e il volume assunto come campione

di riferimento e tale rapporto risulta pari a 2.

Se cambia l’unità di misura cambia il valore numerico, quindi bisogna

usare sempre le unità di misura ogni qualvolta si sostituisce al valore

simbolico di una grandezza fisica il suo numerico, è un errore non farlo.

Per la stessa grandezza possiamo usare unità di misura differenti, è

possibile passare da una unità di misura a un’altra, purché della stessa

specie, con gli opportuni fattori di conversione.

L’unità di misura di una grandezza fisica, per poter essere usata deve

soddisfare una serie di requisiti non banalissimi, due di questi sono:

·0 Accessibilità

·1 Immutabilità

Anni fa un kilogrammo era un blocco di platino presente a Parigi, non è

accessibile. Nel medioevo qualche re usava il braccio per misurare le

lunghezze, non è accessibile ne immutabile.

E’ quindi difficile definire le unità di misura.

Le leggi e i teoremi della fisica mettono in relazione differenti

grandezze fisiche, sfruttando queste relazioni, chiamate equazioni

base, è possibile esprimere le unità di misura di alcune grandezze

fisiche in funzione di altre grandezze fisiche, ad esempio la velocità si

misura rapportando uno spostamento all’intervallo di tempo in cui tale

spostamento avviene, in base a questa definizione se ho già a

disposizione l’unità di misura dello spostamento e quella del tempo è

inutile andare a cercare una nuova unità di misura della velocità, la

definisco in funzione dell’unità di misura dello spostamento e del

tempo, secondo questo approccio possiamo distinguere le grandezze

fisiche in due categorie:

·2 Fondamentali: l’unità di misura viene definita all’inizio facendo

riferimento a un campione a cui arbitrariamente si attribuisce

valore unitario

·3 Derivate: si sfruttano le definizioni delle grandezze fisiche

fondamentali, sfruttando quindi delle relazioni che la fisica ci

mette a disposizione, molto spesso le definizioni di grandezze

fisiche, e si va a definire l’unità di misura della grandezza fisica

derivata in funzione delle grandezze fisiche fondamentali, come

nel caso della velocità che è una grandezza fisica derivata che

deriva da due fondamentali: la lunghezza e il tempo.

Le particolari relazioni che usiamo per derivare grandezze fisiche

derivate a partire dalle unità di misura di grandezze fisiche

fondamentali sono dette equazioni base, una equazione base è quindi

un principio che andiamo a sfruttare per definire l’unità di misura di

una grandezza fisica derivata in funzione dell’unità di misura di

grandezze fisiche fondamentali.

Grandezze fisiche fondamentali

In questo modo il problema si semplifica tremendamente perché si può

dimostrare che tra le centinaia di grandezze fisiche che si possono

definire ne bastano 7 come fondamentali per poter derivare le unità di

misura di tutte le altre grandezze.

Vediamo le 7 grandezze fisiche fondamentali nel sistema

internazionale che è quello comunemente utilizzato dalla comunità

scientifica e tecnologica del mondo e anche a livello ufficiale la quasi

totalità dei paesi del mondo usano il sistema internazionale.

Le 7 grandezze fisiche fondamentali sono:

·4 Lunghezza

unità di misura: metro (m)

·5 Massa

unità di misura: kilogrammo (kg)

·6 Intervallo di tempo

unità di misura: secondo (s)

·7 Temperatura

unità di misura: Kelvin (K)

·8 Intensità di corrente elettrica

unità di misura: ampere (A)

·9 Intensità luminosa

unità di misura: candela (cd)

·10 Quantità di sostanza

unità di misura: mole (mol)

Si usa la maiuscola quando l’unità di misura è definita in onore di

qualcuno che ha portato qualcosa di importante nella fisica.

Per questo corso bastano le prima cinque.

Possiamo inoltre usare multipli e sottomultipli:

Quando si parla di dimensione di una grandezza fisica intendiamo una

qualunque delle infinite unità di misura con cui la andiamo poi a

misurare, quando parliamo di dimensione non ci interessa quantificarla

e arrivare al valore numerico bensì ci interessa definire la natura di

quella grandezza fisica. Il concetto di dimensione sta sopra quindi la

grandezza fisica intendendo per dimensione la natura della grandezza

fisica che stiamo studiando, ad esempio lo spostamento ha le

dimensioni di una lunghezza intendendo che a prescindere dalla