Fisica per TED e per SAS

• meccanica del punto materiale• cinematica• dinamica

• corpo rigido • fluidostatica, fluidodinamica• termometria, calorimetria• trasmissione del calore• termodinamica• elettrictà • magnetismo (elettromagnetismo)• onde

Orario TECNICHE DELL'EDILIZIA

orario delle lezioni Orario Sistemi agricoli sostenibili

Non esiste una distinzione in orario tra lezioni ed esercitazioni (ed entrambe sono comunque importantissime)

I docenti del corso sono:Nicola ZurloLuca Baldini

Numero di studenti in aula in funzione del tempo

Testi di riferimento:• Richard Wolfson

Fisica 1 - Meccanica, Termodinamica e Onde 
Editore: Pearson (2008)

• Richard Wolfson Fisica 2 - Elettromagnetismo, Ottica e Fisica Moderna
Editore: Pearson (2008)

Utili come complemento:• Lawrence Weinstein e John A. Adam

“PIÙ O MENO QUANTO? L’arte di fare stime sul mondo” Zanichelli (2009)

• Göran Grimvall 
“FACCIAMO DUE CONTI”
Corso accelerato per usare i numeri in modo intelligente Editore: Dedalo (2013) Collana: La scienza è facile

In generale il materiale delle lezioni verrà messa in internet sul sito:http://nicolazurlo.wordpress.com

http://nicolazurlo.wordpress.com

Premesse

Modalità d’esame

Scritto (domande a risposta multipla & esercizi)ORALE FACOLTATIVO O SU RICHIESTA DEL DOCENTE

PrerequisitiMatematica di base (inclusa la trigonometria).Meglio se si è già superato l’esame di MATEMATICA

(Introduzione alla)2 Fisica

Grandezze fisiche

La Fisica è quella scienza che si occupa esclusivamente di studiare le

ovvero quelle “entità” che sono “misurabili”, cioè che possono in qualche modo essere misurate.

Attenzione: non tutto quello che ci circonda è misurabile

Per poter fare una misura, bisogna definire operativamente come:•Confrontare •Sommare

Quindi bisogna definire una Unità di misura

Fare una misura vuol dire dare un numero & la sua corretta unità di misura

Che cosa è esattamente una misura?

A questo punto per sommare due grandezze fisiche basterà sommare le loro misure: 1m + 2m = 3m

}si può fare solo con grandezze fisiche omogenee

un esempio di qualcosa che sembrerebbe una grandezza fisica ma non lo è:

IL COLORE

Codifica RGB:NON è una misura

Il colore può essere considerato una grandezza fisica SOLO per i colori puri (quelli dell’arcobaleno)

λ = lunghezza d’onda

un esempio di qualcosa che NON sembrerebbe una grandezza fisica ma

invece lo è:

La piccantezza di un peperoncino

x

Unità di misura: SHU (Scoville Heat Units)

piccantezza [in SHU]= contenuto % in capsaicina 100%

16’000’000

La scala di Scoville risale al 1912

https://www.lastampa.it/cultura/2016/01/22/news/chi-e-wilbur-scoville-e-cos-ha-fatto-per-meritarsi-un-doodle-di-google-1.36553494

https://www.lastampa.it/cultura/2016/01/22/news/chi-e-wilbur-scoville-e-cos-ha-fatto-per-meritarsi-un-doodle-di-google-1.36553494

http://it.wikipedia.org/wiki/Scala_di_Scoville

http://it.wikipedia.org/wiki/Capsicum

Scala di Scoville

http://it.wikipedia.org/wiki/Scala_di_Scovillehttp://it.wikipedia.org/wiki/Scala_di_Scoville

Sistema di grandezze fisiche

Nel catalogare tutti i fenomeni che ci circondano, e le leggi fisiche che li legano, prende vita un:

S.I. (Sistema Internazionale)

che deve prescrivere anche le relative unità di misura (⇒Sistema di unità di misura)In particolare noi utilizzeremo il

Grandezze fisiche fondamentali

Lunghezza

metro, m

strumento digitale

strumenti analogici

strumenti di differente portata e differente sensibilità

Tempo

secondo, s

orologio atomico

Massa

kilogrammo, kg

Anubis ThothAmmit

psicostasia

Temperatura

grado centigrado, °C, e grado kelvin, K

strumenti analogici

strumento digitale

Unità di misura del S.I. lunghezza ⇒ metro (m)

tempo ⇒ secondo (s)

massa ⇒ kilogrammo (kg)

temperatura ⇒ grado kelvin (K)

348 b units , measurements and constants

monochromatic radiation of frequency 540 ⋅1012 hertz and has a radiant intensity in thatdirection of (1/683) watt per steradian.’ (1979)*

Note that both time and length units are defined as certain properties of a standard ex-ample of motion, namely light. In other words, also the Conférence Générale des Poidset Mesures makes the point that the observation of motion is a prerequisite for the defini-tion and construction of time and space.Motion is the fundament each observation andmeasurements. By the way, the use of light in the definitions had been proposed alreadyin 1827 by Jacques Babinet.*

From these basic units, all other units are defined bymultiplication and division.Thus,all SI units have the following properties:

SI units form a system with state-of-the-art precision: all units are defined with a pre-cision that is higher than the precision of commonly used measurements. Moreover, theprecision of the definitions is regularly being improved.The present relative uncertaintyof the definition of the second is around 10−14, for the metre about 10−10, for the kilo-gram about 10−9, for the ampere 10−7, for the mole less than 10−6, for the kelvin 10−6 andfor the candela 10−3.

SI units form an absolute system: all units are defined in such a way that they canbe reproduced in every suitably equipped laboratory, independently, and with high pre-cision.This avoids as much as possible any misuse by the standard-setting organization.(The kilogram, still defined with the help of an artefact, is the last exception to this re-quirement; extensive research is under way to eliminate this artefact from the definition– an international race that will take a few more years.There are two approaches: count-ing particles, or fixing ħ. The former can be achieved in crystals, the latter using anyformula where ħ appears, such as the formula for the de Broglie wavelength or that ofthe Josephson effect.)

SI units form a practical system: the base units are quantities of everyday magnitude.Frequently used units have standard names and abbreviations.The complete list includesthe seven base units, the supplementary units, the derived units and the admitted units.

The supplementary SI units are two: the unit for (plane) angle, defined as the ratioof arc length to radius, is the radian (rad). For solid angle, defined as the ratio of thesubtended area to the square of the radius, the unit is the steradian (sr).

The derived units with special names, in their official English spelling, i.e., withoutcapital letters and accents, are:

* The respective symbols are s, m, kg, A, K, mol and cd. The international prototype of the kilogram isa platinum–iridium cylinder kept at the BIPM in Sèvres, in France.Page 88 For more details on the levels of thecaesium atom, consult a book on atomic physics.Ref. 323 The Celsius scale of temperature θ is defined as: θ/°C =T/K − 273.15; note the small difference with the number appearing in the definition of the kelvin. SI alsostates: ‘When the mole is used, the elementary entities must be specified and may be atoms, molecules, ions,electrons, other particles, or specified groups of such particles.’ In the definition of themole, it is understoodthat the carbon 12 atoms are unbound, at rest and in their ground state. In the definition of the candela, thefrequency of the light corresponds to 555.5 nm, i.e., green colour, around the wavelength to which the eyeis most sensitive.* Jacques Babinet (1794–1874), French physicist who published important work in optics.

Motion

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Copyright©Christoph

SchillerNovem

ber1997–January2011

348 b units , measurements and constants

monochromatic radiation of frequency 540 ⋅1012 hertz and has a radiant intensity in thatdirection of (1/683) watt per steradian.’ (1979)*

Note that both time and length units are defined as certain properties of a standard ex-ample of motion, namely light. In other words, also the Conférence Générale des Poidset Mesures makes the point that the observation of motion is a prerequisite for the defini-tion and construction of time and space.Motion is the fundament each observation andmeasurements. By the way, the use of light in the definitions had been proposed alreadyin 1827 by Jacques Babinet.*

From these basic units, all other units are defined bymultiplication and division.Thus,all SI units have the following properties:

SI units form a system with state-of-the-art precision: all units are defined with a pre-cision that is higher than the precision of commonly used measurements. Moreover, theprecision of the definitions is regularly being improved.The present relative uncertaintyof the definition of the second is around 10−14, for the metre about 10−10, for the kilo-gram about 10−9, for the ampere 10−7, for the mole less than 10−6, for the kelvin 10−6 andfor the candela 10−3.

SI units form an absolute system: all units are defined in such a way that they canbe reproduced in every suitably equipped laboratory, independently, and with high pre-cision.This avoids as much as possible any misuse by the standard-setting organization.(The kilogram, still defined with the help of an artefact, is the last exception to this re-quirement; extensive research is under way to eliminate this artefact from the definition– an international race that will take a few more years.There are two approaches: count-ing particles, or fixing ħ. The former can be achieved in crystals, the latter using anyformula where ħ appears, such as the formula for the de Broglie wavelength or that ofthe Josephson effect.)

SI units form a practical system: the base units are quantities of everyday magnitude.Frequently used units have standard names and abbreviations.The complete list includesthe seven base units, the supplementary units, the derived units and the admitted units.

The supplementary SI units are two: the unit for (plane) angle, defined as the ratioof arc length to radius, is the radian (rad). For solid angle, defined as the ratio of thesubtended area to the square of the radius, the unit is the steradian (sr).

The derived units with special names, in their official English spelling, i.e., withoutcapital letters and accents, are:

* The respective symbols are s, m, kg, A, K, mol and cd. The international prototype of the kilogram isa platinum–iridium cylinder kept at the BIPM in Sèvres, in France.Page 88 For more details on the levels of thecaesium atom, consult a book on atomic physics.Ref. 323 The Celsius scale of temperature θ is defined as: θ/°C =T/K − 273.15; note the small difference with the number appearing in the definition of the kelvin. SI alsostates: ‘When the mole is used, the elementary entities must be specified and may be atoms, molecules, ions,electrons, other particles, or specified groups of such particles.’ In the definition of themole, it is understoodthat the carbon 12 atoms are unbound, at rest and in their ground state. In the definition of the candela, thefrequency of the light corresponds to 555.5 nm, i.e., green colour, around the wavelength to which the eyeis most sensitive.* Jacques Babinet (1794–1874), French physicist who published important work in optics.

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monochromatic radiation of frequency 540 ⋅1012 hertz and has a radiant intensity in thatdirection of (1/683) watt per steradian.’ (1979)*

Note that both time and length units are defined as certain properties of a standard ex-ample of motion, namely light. In other words, also the Conférence Générale des Poidset Mesures makes the point that the observation of motion is a prerequisite for the defini-tion and construction of time and space.Motion is the fundament each observation andmeasurements. By the way, the use of light in the definitions had been proposed alreadyin 1827 by Jacques Babinet.*

From these basic units, all other units are defined bymultiplication and division.Thus,all SI units have the following properties:

SI units form a system with state-of-the-art precision: all units are defined with a pre-cision that is higher than the precision of commonly used measurements. Moreover, theprecision of the definitions is regularly being improved.The present relative uncertaintyof the definition of the second is around 10−14, for the metre about 10−10, for the kilo-gram about 10−9, for the ampere 10−7, for the mole less than 10−6, for the kelvin 10−6 andfor the candela 10−3.

SI units form an absolute system: all units are defined in such a way that they canbe reproduced in every suitably equipped laboratory, independently, and with high pre-cision.This avoids as much as possible any misuse by the standard-setting organization.(The kilogram, still defined with the help of an artefact, is the last exception to this re-quirement; extensive research is under way to eliminate this artefact from the definition– an international race that will take a few more years.There are two approaches: count-ing particles, or fixing ħ. The former can be achieved in crystals, the latter using anyformula where ħ appears, such as the formula for the de Broglie wavelength or that ofthe Josephson effect.)

SI units form a practical system: the base units are quantities of everyday magnitude.Frequently used units have standard names and abbreviations.The complete list includesthe seven base units, the supplementary units, the derived units and the admitted units.

The supplementary SI units are two: the unit for (plane) angle, defined as the ratioof arc length to radius, is the radian (rad). For solid angle, defined as the ratio of thesubtended area to the square of the radius, the unit is the steradian (sr).

The derived units with special names, in their official English spelling, i.e., withoutcapital letters and accents, are:

* The respective symbols are s, m, kg, A, K, mol and cd. The international prototype of the kilogram isa platinum–iridium cylinder kept at the BIPM in Sèvres, in France.Page 88 For more details on the levels of thecaesium atom, consult a book on atomic physics.Ref. 323 The Celsius scale of temperature θ is defined as: θ/°C =T/K − 273.15; note the small difference with the number appearing in the definition of the kelvin. SI alsostates: ‘When the mole is used, the elementary entities must be specified and may be atoms, molecules, ions,electrons, other particles, or specified groups of such particles.’ In the definition of themole, it is understoodthat the carbon 12 atoms are unbound, at rest and in their ground state. In the definition of the candela, thefrequency of the light corresponds to 555.5 nm, i.e., green colour, around the wavelength to which the eyeis most sensitive.* Jacques Babinet (1794–1874), French physicist who published important work in optics.

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ber1997–January2011

Definizione di metro (m)1791: l'Accademia delle scienze francese definisce il metro come 1/10 000 000 della distanza tra polo nord ed equatore, lungo la superficie terrestre, calcolata sul meridiano di Parigi.

1889: l'incertezza nella misurazione della distanza portò il Bureau international des poids et mesures (BIPM) a ridefinire nel 1889 il metro come la distanza tra due linee incise su una barra campione di platino-iridio conservata a Sèvres presso Parigi.

http://it.wikipedia.org/wiki/Accademia_delle_scienze_francesehttp://it.wikipedia.org/wiki/Polo_nordhttp://it.wikipedia.org/wiki/Equatorehttp://it.wikipedia.org/wiki/Meridiano_di_Parigihttp://it.wikipedia.org/wiki/Bureau_international_des_poids_et_mesureshttp://it.wikipedia.org/wiki/1889http://it.wikipedia.org/wiki/Campione_(metrologia)http://it.wikipedia.org/wiki/Platinohttp://it.wikipedia.org/wiki/Iridiohttp://it.wikipedia.org/wiki/S%C3%A8vreshttp://it.wikipedia.org/wiki/Parigi

1960: con la disponibilità dei laser, l'undicesima Conferenza generale di pesi e misure cambiò la definizione del metro in: la lunghezza pari a 1 650 763,73 lunghezze d'onda nel vuoto della radiazione corrispondente alla transizione fra i livelli 2p10 e 5d5 dell'atomo di kripton-86.

1983: la XVII Conferenza generale di pesi e misure definì il metro come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in 1/299 792 458 di secondo (ovvero, la velocità della luce nel vuoto venne definita essere 299 792 458 metri al secondo). Poiché si ritiene che la velocità della luce nel vuoto sia la stessa ovunque, questa definizione è più universale

http://it.wikipedia.org/wiki/Laserhttp://it.wikipedia.org/wiki/Conf%C3%A9rence_g%C3%A9n%C3%A9rale_des_poids_et_mesureshttp://it.wikipedia.org/wiki/Kripton_(elemento)http://it.wikipedia.org/wiki/Lucehttp://it.wikipedia.org/wiki/Secondohttp://it.wikipedia.org/wiki/Velocit%C3%A0_della_luce

L’esempio delle unità di superficie in agraria

Ed esistono comunque altre grandezze fisiche fondamentali nel S.I. che verranno introdotte in corsi successivi.

Esistono altre due grandezze fisiche fondamentali nel S.I. che hanno la caratteristica di essere “adimensionali”.

angolo piano angolo solido

Grandezze fisiche derivate

Con il prodotto e rapporto di grandezze fisiche diverse si generano nuove grandezze fisiche.

Area

a

bMisura diretta

Si dimostra che per il rettangolo:

Misura indiretta

1 m

1 m

m2 m m

[A]=[L]2equazione dimensionale

b

h Per il triangolo:

l Per il quadrato:

lPer l’esagono:

Per il cerchio:r

Attenzione a

In generale si vede che l’area vale:

k dipende dalla forma dell’oggetto di cui stiamo misurando l’area

L1 e L2 sono due lunghezze “caratteristiche” dell’oggetto di cui stiamo misurando l’area.

k non ha dimensioni, è un “numero puro”

che cosa succede se l’oggetto ha una forma “strana”?

Ellisse

Se la forma è relativamente semplice, ci si può ricondurre a casi elementari

= +++

-

Se la forma è più complessa, non resta che effettuare una misura diretta

Volume

[V]=[L]3 l’unità di misura è il m3

il volume del parallelepipedo vale

ab

c

il volume del cubo vale

l

misura diretta

Cilindro

Cono

Sfera

In generale: V = k .l1 .l2 .l3con k = numero puro

Densità

[ρ]= [M].[L]-1

Possiamo definire tre tipi di densità

densità lineare

densità areica

densità volumica

[ρ]= [M].[L]-2

[ρ]= [M].[L]-3

kg/m

kg/m2

kg/m3

quest’ultima è caratteristica di ogni sostanza: ad esempio, l’acqua ha una densità di 1000 kg/m3si tratta di una grandezza fisica intensiva anziché estensiva

corda omogenea

Velocità

[v]= [L].[T]-1

Se un punto cambia la propria posizione nel tempo, si può calcolare il rapporto tra la distanza percorsa e il tempo impiegato a percorrerla

L’unità di misura S.I. è il m/s (e non il km/h)