Laurea Specialistica in Medicina Veterinaria

a.a. 2006/2007

Lezioni di Fisica Applicata

Dott. Francesco Giordano

Testo Consigliato

“FISICA” II edizione

Autore: Giancoli

Casa Editrice Ambrosiana

Programma del corso

Grandezze fisiche 1hr

Cinematica 2hr

Dinamica 2hr +1

Lavoro ed Energia 2hr+1

I Liquidi 1hr

I gas 2hr

Calorimetria 2hr +1

I fenomeni elettrici 2hr

Ottica 2hr +1

Radiazioni ionizzanti 1hr

Definizione Operativa•confronto• Somma• campione unitario

Grandezze fisiche

Grandezza fisica Proprietà misurabile

Confronto

Somma

Campioni unitari

1/10000000 di un quarto di meridiano terrestre

custodito dal 1889 nel Bureau International des Poids et des Mesures di Sèvres

1960: 1650763.73 di 86Kr

1983: distanza percorsa in 1/299792458 dalla luce

- 1s ~ 86400 – esima parte del giorno solare medio . - Nel 1960 1s = 1/31556925,9747 dell’anno tropico = intervallo di tempo che intercorre fra due passaggi consecutivi del Sole all’equinozio di primavera (21 Marzo) - 9192631770 periodi di una transizione del Cs

1kg: cilindro di platino – iridio

Nome  della grandezza

Simbolo  della grandezza

Nome dell'unità di misura base

Simbolo dell'unità di misura

Simbolo nel calcoloDimensionale

lunghezza l metro m [L]

massa m Chilogrammo kg [M]

tempo t Secondo s [T]

corrente elettrica

i Ampere A [I]

temperatura termodinamica

T Kelvin K [Q]

quantità della sostanza B

nB mole di B mol(B) [N] 

intensità luminosa

In Candela Cd [J]

Sistema Internazionale S.I.

Massa: kilogrammo (kg). La massa campione è costituita da un blocco di lega platino (90%) –iridio (10%) ed è conservata a Parigi.Tempo: secondo (s). Esprime la durata di 9192631770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell’atomo di cesio 133 (133Cs).Lunghezza: metro (m). Lunghezza del cammino percorso dalla radiazione elettromagnetica nel vuoto nell’intervallo temporale pari a 1/299792458 secondi.Corrente elettrica: Ampère (A). Intensità della corrente elettrica costante che percorrendo due conduttori paralleli, rettilinei, di lunghezza infinita e di sezione trasversale trascurabile posti alla distanza di un metro uno dall’altro nel vuoto, produce tra questi una forza pari a 2·10-7 N per metro di lunghezza.Temperatura termodinamica: Kelvin (K). È la frazione 1/273.16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell’acqua.Intensità luminosa: candela (cd). È l’intensità luminosa, nella direzione perpendicolare, emessa da una sorgente che emette radiazione monocromatica alla frequenza di 540·1012 hertz e che ha un’intensità radiante in quella direzione di 1/683 watt per steradiante.Quantità di materia: mole (mol). È la quantità di materia di un sistema che contiene tante unità elementari quanti sono gli atomi di 0.012 kg di carbonio 12. Le entità elementari devono essere esplicitate; possono essere atomi, molecole, ioni,…

Grandezze derivate:

Superficie (lungh.)2 [L]2

Volume (lungh.)3 [L]3

Velocità (lungh./tempo) [L] [T]-1

Acceleraz. (veloc./tempo) [L] [T]-2

Forza (massa*acc.) [L] [M] [T]-2

Pressione (forza/sup.) [L]-1 [M] [T]-2

Sistemi pratici e conversioni

ESEMPI DI UNITA’ PRATICHELunghezza angstrom, anno-luceTempo minuto, ora, giorno, annoVolume litroVelocità chilometro/oraPressione atmosfera, millimetro di mercurioEnergia elettronvolt, chilowattoraCalore caloria.......... ..........

Fattori di conversione:MKS cgs 1 m = 102 cm 1 kg = 103 gcgs MKS 1 cm = 10-2 m 1 g = 10-3 kgMKS, cgs pratici proporzioni con fattori numerici noti e viceversa

Ordini di grandezza: esempi di lunghezze

Alcune lunghezze valore in m- dist. del corpo celeste più lontano 1025 m (10000 miliardi di miliardi di km)- distanza della stella più vicina 3.9 • 1016 m (40000 miliardi di km)- anno-luce 9.46 • 1015 m (9000 miliardi di km)- distanza Terra-Sole 1.49 • 1011 m = 149 Gm (150 milioni di km)- distanza Terra-Luna 3.8 • 108 m = 380 Mm (400000 km)- raggio della Terra 6.38 • 106 m = 6.38 Mm (6000 km)- altezza del Monte Bianco 4.8 • 103 m = 4.8 km (5

km) - altezza di un uomo 1.7 • 100 m = 1.7 m - spessore di un foglio di carta 10-4 m = 100 m (1/10 di mm)- dimensioni di un globulo rosso 10-5 m = 10 m (1/100 di mm)- dimensioni di un virus 10-8 m = 10 nm (100 angstrom) - dimensioni di un atomo 10-10 m (1 angstrom) - dimensioni di un nucleo atomico 10-15 m (1/100000 di angstrom = 1 fermi)

Ordini di grandezza: esempi di tempi

Alcuni tempi valore in s- stima dell’età dell’Universo 4.7 • 1017 s (15 miliardi di anni)- comparsa dell’uomo sulla Terra 1013 s (300000 anni)

- era cristiana 6.3 • 1010 s (2000 anni)

- anno solare 3.15 • 107 s - giorno solare 8.64 • 104 s - intervallo tra due battiti cardiaci 8 • 10-1 s (8/10 di sec.)

- periodo di vibraz. voce basso 5 • 10-2 s (2/100 di sec.)

- periodo di vibraz. voce soprano 5 • 10-5 s (50 milionesimi di sec.)- periodo vib. onde radio (FM 100 MHz) 10-8 s (10 miliardesimi di sec.)

- periodo di vib. raggi X 10-18 s (1 miliardesimo di miliardesimo di sec.)

Ordini di grandezza: esempi di masse

Alcune masse valore in kg- massa dell’Universo (stima) 1055 kg- massa del Sole 1.98 • 1030 kg (2000 miliardi di miliardi di miliardi di kg)- massa della Terra 5.98 • 1024 kg (6 milioni di miliardi di miliardi di kg)- massa di un uomo 7 • 101 kg (70 kg)- massa di un globulo rosso 10-16 kg (100 milionesimi di miliardesimo di g)- massa del protone 1.67 • 10-27 kg (1.6 milionesimi di miliardesimo di- massa dell’elettrone 9.1 • 10-31 kg miliardesimo di g)

Stima dell’errore di una misura

= 10-3m = 10-5m

= 10-1s

= 10-9s

Grandezze scalari e vettoriali

Grandezze scalari1 informazione:•modulo = numero (risultato misura)

Grandezze vettoriali4 informazioni:•modulo•direzione•verso•punto di applicazione

direzione

modulo verso

punto di applicazione a

ForzaVelocitàAccelerazioneMomento di una forza…

Es.

Temperatura MassaPressione

Es.

I VETTORI

DefinizioneComponenti e moduloSomma e differenzaProdotto scalareProdotto vettorialeVersori

Vettori: componenti e modulo

y

xO

vy

v

vx

Un vettore è univocamente descrittonel piano 2dim dalle sue 2 componentinello spazio 3dim dalle sue 3 componenti

vx = |v|•cos()vy = |v|•sen()

|v|2 = vx2 + vy

2 modulo = |v|2•[sen2() + cos2()] = |v|2•1

Somma di vettoriy

xO

v1y v1

v1x v2x

v2yv2

v3x

v3y v3 v3 = v1 + v2

Metodo grafico: diagonale del parallelogrammo costruito sui vettori di partenza

Componenti: somma delle componenti dei vettori di partenza

v3x = v1x + v2x

v3y = v1y + v2y

Differenza di vettori

y

xO

v1yv1

v1x v2x

v2y v2

v3x

v3y

v3

v3 = v1 - v2

v1 = v3 + v2

Metodo grafico: “altra” diagonale del parallelogrammo costruito sui vettori di partenza

Componenti: somma delle componenti dei vettori di partenza

v3x = v1x - v2x

v3y = v1y - v2y

“Moltiplicazioni” di vettori

Oltre alla somma e alla differenza si possono definire 2 altre operazioni tra vettori,

chiamate prodotti ma non corrispondenti

alla consueta idea di moltiplicazione.

Prodotto scalare di 2 vettori: il risultato è uno scalarescalare, non più un vettore

Prodotto vettoriale di 2 vettori: il risultato è ancora un vettorevettore

Prodotto scalare

a b = a b cos

a

b

a b = ax bx + ay by

= 0° a b = ab cos =ab

b

a

= 180° a b = ab cos =– ab a

b

= 90° a b = ab cos =0

b

a il ris

ulta

to

è un

num

ero,

non

un v

etto

re!

Prodotto vettoriale

|a b| = a b sen

= 0° |a b|= ab sen =0

ba

= 180° |a b|= ab sen =0 a

b

direzione ai 2 vettoriverso di avanzamento di una vitesovrapponendo v1 a v2 (e non viceversa!)

(pollice mano destra)

v2

v1

v3

v1

v2

v3

= 90° |a b|= ab sen =ab

a

bc