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GRANDEZZE FISICHE E MISURA 1
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GRANDEZZE FISICHE E
MISURA
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Una grandezza è la proprietà di un fenomeno, corpo o sostanza, che può
essere espressa quantitativamente mediante un numero e un riferimento
Quindi il colore delle matite
non è una grandezza,
perché non può essere
quantificato ed espresso con
un numero, mentre la
lunghezza è una grandezza.
Per misurare una grandezza
occorrono:
- UNO STRUMENTO DI MISURA
- UNA PROCEDURA DI MISURA
Esempio:
strumento righello
procedura confronto
lunghezza
1
la linea ha una lunghezza pari a 6 righelli + …
2 3 4 5 6
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Misurare una grandezza vuol dire
confrontarla con un’altra, fissata come
unità di misura, per stabilire quante volte
quest’ultima è contenuta in quella da
misurare.
Per misurare occorre quindi:
•Scegliere una unità di misura;
•Confrontare l’unità di misura con la grandezza
da misurare per stabilire quante volte essa è
compresa in quella da misurare.
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LA MISURA: i passi da seguire
• Individuo l’unità di misura appropriata • Riporto l'unità di misura sulla grandezza da
misurare
• Esprimo la grandezza con un numero e l’unità di misura:
L=13,3 cm
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IL SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ DI MISURA
Grandezza Unità di misura Strumento di
misura
Nome Simbolo
Lunghezza Metro m
Massa Chilogrammo kg
Tempo Secondo s
Temperatura Kelvin K
Intensità di corrente Ampere A
Intensità luminosa Lux cd
Quantità di materia Mole mol
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Grandezze derivate
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Multipli
I multipli delle unità di misura sono
espressi convenzionalmente con:
1018 Exa- (E)
1015 Peta- (P)
1012 Tera- (T)
109 Giga- (G)
106 Mega- (M)
103 Kilo- (k)
102 Etto- (h)
101 Deca- (D)
Sottomultipli
I sottomultipli delle unità di misura sono
espressi convenzionalmente con:
10 − 1 Deci- (d)
10 − 2 Centi- (c)
10 − 3 Milli- (m)
10 − 6 Micro- (μ)
10 − 9 Nano- (n)
10 − 12 Pico- (p)
10 − 15 Fetmo- (f)
10 − 18 Atto- (a)
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OCCUPIAMOCI PIU’ NEL DETTAGLIO DI QUALCHE GRANDEZZA
FONDAMENTALE E DERIVATA
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IL VOLUME e LA MASSA
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IL VOLUME
Unità di misura :
È una grandezza che indica lo spazio occupato da un
oggetto
Definizione :
Nel Sistema Internazionale (SI), si misura in m3
Per misurare i volumi di liquidi e gas si usa il litro
Misura di volumi di corpi non regolari: (1)
Domanda:
“Il volume di un oggetto cambia
quando cambia la sua forma?”
si usa il metodo dell’immersione del corpo in un cilindro graduato
la misura del volume è rappresentata dalla
variazione di livello dell’acqua contenuta nel
cilindro.
Si usa un vaso “troppopieno”
Misura di volumi di corpi non regolari: (2)
Il volume di acqua raccolta è uguale al volume dell’oggetto
LA MASSA
Non cambia nello spazio
Definizione :
Unità di misura :
Strumento di misura :
E’ la quantità di materia che costituisce un
corpo
Nel Sistema Internazionale (SI), si misura in kg
Bilancia a due piatti
La massa e il peso sono due cose diverse!
Massa : rappresenta la quantità di materia contenuta nel corpo materiale
Peso: la forza con cui la Terra attira un corpo materiale
m
La differenza tra il peso e la massa di un corpo può essere messa in
evidenza con bilance basate su differenti principi di funzionamento.
In una bilancia a due bracci si confronta ogni volta l’oggetto da
misurare con delle masse campione. L’accelerazione di gravità agisce
allo stesso modo sui due bracci della bilancia, per cui la misura che si
ottiene, che è una misura di massa, è indipendente dall’accelerazione di
gravità del luogo in cui ci si trova.
In una bilancia a molla la misura viene letta su una scala preparata
utilizzando dei campioni di massa nota. In questo caso, ciò che si misura
è il peso del corpo. Tali bilance danno perciò misurazioni diverse se si
opera a una gravità diversa da quella a cui sono state tarate.
Cambia a seconda di dove si trova il corpo nello spazio
IL PESO Definizione :
Unità di misura :
Strumento di misura :
la forza con cui la Terra attira un corpo materiale
è la “forza di gravità” che tiene un oggetto di massa m legato alla
Terra
Nel Sistema Internazionale (SI), si misura in N
(Newton)
dinamometro
“Il peso di 1 kg di massa corrisponde a 9,8 N”
LA DENSITA’
Se riempite completamente due recipienti identici, uno di acqua e uno di benzina e li mettete su una bilancia, troverete che la bilancia indica due misure differenti. E se ne riempite un terzo, identico, con dell'olio troverete un terzo valore. Volumi uguali di sostanze diverse contengono masse diverse. Come mai?
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Proviamo a spiegarlo, prima in modo intuitivo, e andando poi più in profondità.
Immaginate di avere un rotolo di alluminio per
alimenti e di tagliarne due pezzi della stessa grandezza. Adesso immaginate di appallottolarli: uno più che potete e l’altro lasciando degli spazi vuoti tra le varie parti del foglio. Le due palline che ottenete contengono la stessa quantità di alluminio ma occupano porzioni di spazio differenti, ossia abbiamo la stessa massa ma concentrata in diversi volumi. Allo stesso modo, la materia contenuta in un corpo può essere più o meno “compatta”: ogni materiale ha una concentrazione di materia che lo caratterizza.
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• La grandezza fisica che descrive questa proprietà si chiama densità.
• Definizione: si definisce densità il rapporto tra la massa di un corpo e il volume che occupa. In una formula,
d=m/V
• dove d è la densità, m è la massa (espressa in Kg), e V è il volume (espresso in m3): l’unità di misura della densità nel sistema internazionale è quindi il Kg / m3 =Kg⋅ m-3
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Qualche esempio
SOLIDI
Ferro 7,96 g/cm3
Oro 19,3 g/cm3
GAS
Aria 0,0013 g/cm3
Anidride carbonica 0,00196 g/cm3
LIQUIDI
Acqua 1 g/cm3
Olio di oliva 0,92 g/cm3
Qualche applicazione della formula d = m/V
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Quale volume ha questo blocco di rame avente una
massa di 24 Kg?
Volume non misurabile, massa misurabile:
calcolo del volume con la formula
Volume = massa / densità….
volume=24 kg / 9 kg/dm3= 2.6 dm3
Applicazione:calcolo di volume
misurando la massa
4.5 dm3 di rame
Massa = Volume*densità
Massa = 4.5 dm3 x 9 kg/ dm3 = 40.5 kg
Quale massa ha un blocco di rame
avente un volume di 4,5 dm3?
Si hanno 90 kg di sferette di rame (D rame = 9
kg/dm3) e il contenitore per il loro trasporto ha
un volume di 7 dm3: sarà sufficiente?
7 dm3 90 kg
?
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Il volume del rame si calcola con la
formula
Volume = massa/densità
volume = 90 kg / 9 kg/ dm3 = 10 dm3
Quindi non bastano 7 dm3 per
contenerlo
Portata massima di un furgone = 2000 Kg
può trasportare 1 metro cubo di sferette di rame
(Densità del rame = 9 kg/dm3) ?
Portata 2000 Kg Volume = 1 m3 = 1000 dm3
?
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Bisogna trovare la massa del rame con formula
massa = volume x densità
massa = 1000 dm3 x 9 kg/dm3 = 9000 kg:
quindi non può essere trasportata
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Un antiquario vuole acquistare
una statuetta che sembra essere
costituita interamente di rame.
Come fa a verificare la purezza
del metallo?
Verifica della purezza del metallo che costituisce un oggetto:
es. statuetta di rame.
Si deve misurare la densità della statuetta: se è di rame dovrà
risultare 9 kg/ dm3, altrimenti sarà una falsificazione.
Misurare il volume della statuetta, pesarla, calcolare il rapporto
massa/volume: deve risultare la densità specifica del rame (9 kg /
dm3).
Contenitore con acqua , volume noto = 10 dm3
Massa= 18 Kg
Volume con statuetta introdotta = 12 dm3 >> volume statuetta = 2 dm3
Densità = 18Kg / 2 dm3 = 9 kg/ dm3
è tutta di rame 10
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Gli strumenti
La portata
La portata di uno strumento è il più grande valore
della grandezza che lo strumento può misurare.
La sensibilità
La sensibilità di uno
strumento
è il più piccolo valore
della grandezza che lo
strumento
può distinguere (la più
piccola variazione che lo
strumento può registrare).
