Fisica: le forze, il sistema MKS, le grandezze fisiche

Materie:	Riassunto
Categoria:	Fisica
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Data:	24.05.2005
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1 – Cos’è la legge fisica?
Il metodo sperimentale, strumento cardine dell’indagine scientifica, ha consentito alla scienza di prevedere il comportamento di numerosi sistemi fisici.
- RACCOLTA INFORMAZIONI
- OSSERVAZIONE PRELIMINARE DEI FENOMENI
- SCELTA DELLE GRANDEZZE FISICHE
- IPOTESI DI LAVORO
- ESPERIMENTI RIPETUTI
- DEDUZIONI
- SINTESI ENUNCIAZIONE DELLA LEGGE SPERIMENTALE
La legge sperimentale, che generalizza i risultati di una serie di osservazioni, non può mai essere considerata vera una volta per tutte; essa predice che in determinate condizioni troveremo sempre gli stessi risultati.
Ma può sempre accadere studiando un fenomeno nuovo di osservare qualcosa che contraddice la legge.
2 – L’indagine scientifica
Gli oggetti della scienza sono tutte quelle cose che o quei processi che possono essere ben individuati, definiti e misurati.
Si tratta quindi di fenomeni che possono essere studiati con un’osservazione attenta e controllabile da chiunque lo desideri.
Se posso definire con precisione l’oggetto del mio studio, se posso misurare alcune delle caratteristiche principali dell’oggetto, se posso illustrare i risultati delle mie osservazioni in modo che tutti siano in grado di controllare il loro significato e la loro validità, allora il mio è uno studio scientifico.
La scienza si limita a studiare fenomeni la cui esistenza è accertata, collegandoli a fenomeni già noti.
Ogni scienziato deve quindi aver cura, nel far questo, di procedere in modo che gli altri possano controllare i suoi risultati e anche criticarli.
Lo scienziato deve illustrare tutti i passi che ha svolto per raggiungere a una certa conclusione. Ogni affermazione della scienza può risultare per un po’ di tempo vera e poi falsa.
3 – La fisica
La fisica studia le proprietà misurabili degli oggetti e dei fenomeni.
Tali proprietà prendono il nome di grandezze fisiche e vengono per lo più misurate con l’aiuto di strumenti.
Effettuare una misura significa fissare una grandezza campione, detta unità di misura.
Il numero delle grandezze fisiche è grandissimo.
Tradizionalmente si usa dividere lo studio fisica in varie parti:
- la meccanica, che studia i fenomeni del movimento;
- la termologia, che studia i fenomeni termici;
- l’acustica, che studia i fenomeni sonori;
- l’ottica, che studia la natura della luce e i fenomeni ai quali essa dà luogo
- l’elettromagnetismo, che studia i fenomeni elettrici e magnetici:
- la fisica atomica e subatomica, che studia l’atomo e il nucleo atomico.
4 – Cos’è la forza? Cos’è una grandezza fisica? Quali sono?
La forza è una grandezza vettoriale capace di modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo. È caratterizzata da un’intensità, una direzione e un verso. Si può rappresentare la forza con una freccia (F). Il punto in cui la freccia ha inizio viene chiamato punto d’applicazione.
Una prima legge importante è che la somma di due forze che hanno stessa intensità, stessa direzione e versi opporti è uguale a 0.
La forza peso o più semplicemente peso è una forza vettoriale. La massa è una grandezza scalare.
Tutto ciò che è misurabile si definisce grandezza fisica.
Ci sono le grandezze vettoriali dette anche vettori e sono caratterizzate da un numero (lunghezza vettore, che esprime l’intensità detta anche valore o modulo), dal verso (dove si dirige la grandezza), dalla direzione (la retta lungo la quale il vettore si muove, ad es. perpendicolare, parallela, obliqua), e dal punto d’applicazione (dove la grandezza agisce). Queste 4 caratteristiche devono sussistere in contemporanea.
Poi ci sono le grandezze scalari che sono individuate solo da un numero (ad es. l’energia , la temperatura sono grandezze scalari).
5 – La somma tra due grandezze vettoriali (grafico) METODO DEL PARALLELOGRAMMA
Si disegnano le due forze partendo dallo stesso punto d’applicazione. Si tirano le rette parallele alle due forze, ottenendo un parallelogramma. La forza risultante coincide con la diagonale del parallelogramma.

F1 F2
0
6 – Newton : le forze sono dei vettori
7 – Come si misura il modulo della forza? Quanti sistemi di misura conosci?
Il dinamometro a molle è lo strumento che ci permette di avere il modulo della forza.
L’applicazione di una forza provoca l’allungamento della molla. La misura di questo allungamento permette di misurare l’intensità della forza.
Nel Sistema Internazionale si è scelto come unità di misura per le forze il newton (N).
Esistono 2 sistemi di misura:
- MKS (metro, kilogr, sec) o sistema internazionale newton
- CGS (cent, gr, sec) la dine
1kgp vale 9,81 N
Una molla è costituita da un filo metallico avvolto a spirale. La sua caratteristica è l’elasticità.
Se tentiamo di comprimere una molla questa tenderà ad allungarsi, se proviamo ad aumentare la lunghezza, essa reagirà contraendosi.
La forza esercitata da una molla allungata di una quantità s ha un’intensità F direttamente proporzionale a s. Tradotto in formula avremo: F = ks dove k è una costante, s e f sono delle variabili.
Una forza di questo tipo si chiama forza elastica o forza di Hooke.
Costante elastica della molla k = F/s

8 – Quanti tipi di equilibri conosci? (2)
Un oggetto è in equilibrio quando è fermo e, al trascorrere del tempo, rimane fermo.
Il punto materiale è un oggetto ideale molto piccolo che può essere equiparato a un punto. La condizione perché un punto sia fermo (cioè sia fermo e continui a restare fermo) è che la somma di tutte le forze che gli sono applicate sia uguale a 0.
9 – La traiettoria e i sistemi di riferimento
La traiettoria è l’insieme delle posizioni successive occupate da un punto materiale mobile. (retta)
Un oggetto si muove quando la sua posizione cambia al trascorrere del tempo. È’ necessario però specificare rispetto a che cosa cambia la sua posizione. Un sistema di riferimento è l’insieme di tutti gli oggetti rispetto ai quali il movimento avviene con le stesse caratteristiche. Viene schematizzato con una terna di assi cartesiani, costituita da 3 rette (x, y z) che hanno un punto d’origine comune (O).
10 – Moto rettilineo uniforme
Si dice che un moto è uniforme quando il corpo percorre distanze uguali in intervalli di tempo uguali. Cioè la distanza è il tempo sono (2 variabili) direttamente proporzionali.
Un moto che avviene su una traiettoria rettilinea si chiama moto rettilineo uniforme.
11 – Velocità nel moto rettilineo uniforme
La velocità nel moto rettilineo uniforme è costante.
Come si calcola la velocità?
Distanza fratto tempo.
12 – Che tipo di grandezza è la velocità? (vettoriale)
13 – Quali sono le unità di misura della velocità? (MKS, CGS)
14 – Moto vario
Il moto vario si ha quando un punto materiale percorre distanze diverse in intervalli di tempo uguali.
Nel moto uniforme la velocità ha un valore costante nel tempo. Nel moto vario invece cambia da istante a istante.
15 – Velocità media e istantanea
Definiamo velocità media di un punto materiale in un dato intervallo di tempo il rapporto tra la distanza percorsa e l’intervallo di tempo impiegato a percorrerla. v = Δs/Δt
Definiamo invece velocità istantanea il valore limite a cui tende la velocità media calcolandola su un intervallo di tempo sempre più piccolo.
16 – La meccanica
Un oggetto si muove quando esso, o una sua parte, si sposta con il passare del tempo. Lo studio del movimento inizia con la cinematica che studia il moto o la quiete del corpo indipendentemente dalle cause, poi c’è la dinamica che studia il moto o la quiete del corpo in dipendenza delle cause che lo generano e la statica che studia l’equilibrio dei corpi.