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CORSO DI FISICA

• Prof. Antonio Dellisanti

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La Fisica
Che cosa è?
dal greco physis "natura"
È la scienza della Natura
Studia tutti i fenomeni naturali e non solo.
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Oggetto di studio della Fisica
Questo e ... molto altro ancora
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Studio del FENOMENO FISICO
AVVENIMENTO CHE ACCADE sotto i nostri occhi
SOGGETTO IL CORPO FISICO
Quale corpo/sistema è protagonista
Quali sono le grandezze fisiche implicate
OSSERVAZIONE OGGETTIVA
Con che modalità avviene il fenomeno
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Composto di più PARTI (sistema)
IL CORPO FISICO
Compie/subisce AZIONI
Ha determinate PROPRIETA
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Proprietà SOGGETTIVE gusto, bellezza,
freschezza, forma
Proprietà OGGETTIVE massa, temperatura,
diametro, ecc..
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PROPRIETA DEL CORPO
SOGGETTIVE gusto, bellezza, freschezza, forma
OGGETTIVE
MISURABILI
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• Quando la Proprietà è
• OGGETTIVA e MISURABILE
• massa, temperatura, diametro, ecc
• GRANDEZZA FISICA

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Quali grandezze sono implicate?
GRANDEZZE
VARIABILI
COSTANTI
Variabile universale IL TEMPO (t)
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In che modo variano/restano costanti le grandezze?

• Variazione secondo rapporti di
• causa/effetto
• Temporali (prima e dopo)

? Scoperta di una LEGGE, di una REGOLA che ci
rende conto delle modalità di variazione/invarianz
a
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FENOMENO evaporazione del liquido X
VARIABILI OSSERVATE quantità di calore fornito,
temperatura del liquido
Es. la variabile calore fornito CAUSA laumento
(variazione) della temperatura del sistema S
liquido X (causa/effetto)
Es. la fornitura di calore a X PRECEDE il
cambiamento di stato del liquido (legame
temporale)
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LEGGE il calore fornito fa aumentare (nel tempo)
la temperatura
Di solito le leggi sono SEMPLICI!!
PROP. DIRETTA x e y aumentano mantenendo
costante il rapporto
PROP. INVERSA aumenta x e diminuisce y
mantenendo costante il prodotto
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LEGGI FISICHE
FORMALIZZATE
NON FORMALIZZATE (empiriche)
Espresse tramite simboli (ad ogni grandezza
assegno una label). I legami sono espressi da
equazioni matematiche
Espresse solo a parole
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Es. legge di caduta dei gravi
h ½g t2
Accel grav. (costante)
Tempo di caduta
altezza
Legame (banale) maggiore è il tempo, maggiore è
laltezza
FORMALIZZATA
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Es. principio di inerzia
Il principio di inerzia afferma che un corpo
persiste nel suo stato di quiete o moto uniforme
finché una forza non interviene a modificarlo.
Non è esprimibile coi simboli
NON FORMALIZZATA
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Il metodo scientifico

• La Fisica studia i fenomeni naturali per
• fornire una descrizione accurata di tali fenomeni
• interpretare le relazioni fra di essi
• Il metodo scientifico
• osservazione sperimentale di un fenomeno
• riconoscimento degli elementi caratteristici del
  fenomeno
• formulazione di ipotesi sulla natura del fenomeno
  
• costruzione di una teoria
• permette di interpretare il fenomeno in esame
• permette di fare delle predizioni sul fenomeno
• verifica sperimentale della teoria
• conferma o smentisce le previsioni teoriche

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Il Metodo Sperimentale
Per losservazione e lo studio di un fenomeno in
fisica si usa il Metodo Sperimentale, introdotto
da Galileo Galilei nel XVI secolo. Tale metodo
consente di conciliare laspetto sperimentale e
la formalizzazione teorica delle leggi. Il Metodo
Sperimentale può essere sintetizzato nei seguenti
punti

1. Osservazione del fenomeno, cioè raccolta di
   informazioni e dati sul sistema in esame ed
   individuazione delle grandezze fisiche in esso
   coinvolte
2. Ricerca di regolarità e formulazione di ipotesi,
   cioè di una possibile spiegazione dei fenomeni
   osservati
3. Verifica sperimentale dellipotesi, ottenuta
   effettuando esperimenti controllati e ripetibili
4. Formulazione di una legge, cioè di unespressione
   formale che generalizzi i risultati ottenuti.

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METODO SCIENTIFICO
OSSERVAZIONE
IPOTESI
ESPERIMENTO
VERIFICA
LEGGE
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Il metodo sperimentale
Fenomeno
Grandezze
Ipotesi
Esperimento
No
Esp.conferma lIpotesi?
Si
Legge
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Generalità sulla fisicail metodo sperimentale

• Scopo della fisica è studiare i fenomeni naturali
  al fine di scoprire le leggi che li regolano.
• Alcuni esempi di fenomeni di interesse della
  fisica Caduta di un oggetto Oscillazione di un
  pendolo Moto dei pianeti attorno al
  sole Dilatazione termica dei corpi Fenomeni
  ottici Fenomeni acustici Attrazione o
  repulsione di due magneti Effetti della corrente
  elettrica Fenomeni atomici e sub-atomici ecc
  .

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Differenza tra fisica e matematica
La Matematica è una scienza Assiomatico-deduttiva,
le cui verità (i teoremi) si ottengono dagli
assiomi mediante un procedimento dimostrativo
basato su precise regole di inferenza. Le verità
della matematica sono astratte e non richiedono
conferme sperimentali. Gli oggetti che studia,
punti, rette, equazioni, funzioni, ecc, sono
concetti astratti.
La Fisica, invece, è una scienza sperimentale, le
cui verità (le leggi fisiche) si ottengono
dallosservazione e misurazione di fenomeni
concreti Le verità della fisica sono concrete e
devono essere verificate da osservazioni
sperimentali.. Gli oggetti che studia sono i
fenomeni naturali corpi che cadono, raggi di
luce che si scompongono mediante un prisma, atomi
che decadono radioattivamente ..
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Il metodo sperimentale
Il metodo scientifico, pur potendo sembrare
complicato nelle sue forme più sofisticate, è in
fondo molto semplice. Consiste nellosservare
quei fatti che permetteranno allosservatore di
scoprire delle leggi generali che governano fatti
della specie in questione. I due stadi, il primo
dellosservazione, e il secondo della deduzione
della legge, sono entrambi essenziali, e ognuno e
suscettibile di perfezionamento quasi indefinito
ma in fondo il primo uomo che disse il fuoco
brucia impiegava il metodo scientifico, non
fosse altro che per essersi scottato più
volte. Questuomo aveva già attraversato due
stadi dellosservazione e della generalizzazione.
Egli non aveva, tuttavia, ciò che la tecnica
scientifica richiede unaccurata scelta dei
fatti significativi da una parte, e, dallaltra,
vari mezzi per arrivare alle leggi in modo
diverso dalla semplice generalizzazione. Russell
- La visione scientifica del mondo - Laterza
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Il metodo sperimentale
Nellesame di un fenomeno si possono fare
due tipi di osservazioni Osservazioni
Qualitativeci si limita a descrivere quello che
succede e si osserva Osservazioni
Quantitativesi misurano le grandezze che
caratterizzano il fenomeno e si cercano
relazioni quantitative tra esse
Nel metodo sperimentale si parte
dallosservazione di un fenomeno e si procede
secondo lo schema seguente
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Un Esempio Oscillazione di un Pendolo
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Un Esempio Oscillazione di un Pendolo
Fenomeno Oscillazione di un pendolo Grandezze
massa , lunghezza della corda, angolo di
oscillazione, forma delloggetto, periodo di
oscillazione, velocità, accelerazione, tensione
della corda, ecc .. Ipotesi il periodo T di
oscillazione diminuisce allaumentare della massa
m del pendolo Esperimento riproduciamo il
fenomeno in laboratorio, cioè in condizioni
controllate, fissiamo tutte le altre grandezze e
ripetiamo le misure cambiando più volte la massa
m e misurando il periodo T corrispondente. Esperi
mento conferma Ipotesi?
No il periodo è indipendente dalla massa m
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Un Esempio Oscillazione di un Pendolo
Nuova Ipotesi il periodo dipende dallangolo di
oscillazione --gt Esperimento --gt Oss. Il
periodo è indipendente dallangolo (entro una
certa ampiezza)
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Un Esempio Oscillazione di un Pendolo
Nuova ipotesi il periodo dipende dalla lunghezza
del pendolo
Esperimento riproduciamo il fenomeno in
laboratorio, fissiamo tutte le altre grandezze e
ripetiamo le misure cambiando più volte la
lunghezza l e misurando il periodo T
corrispondente.
Oss. Si il periodo dipende da l
Legge fisica
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Un altro Esempio Oscillazione di una massa
applicata ad una molla
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Oscillazione di una massa applicata ad una molla
Fenomeno Oscillazione di una massa applicata ad
una molla Grandezze massa , lunghezza della
molla, ampiezza delloscillazione, attrito con il
piano di appoggio, elasticità della molla, forma
delloggetto, periodo di oscillazione, frequenza,
velocità, accelerazione, tensione della molla,
ecc .. Ipotesi il periodo T di oscillazione
aumenta allaumentare della massa m.
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Oscillazione di una massa applicata ad una molla
Esperimento riproduciamo il fenomeno in
laboratorio, cioè in condizioni controllate,
fissiamo tutte le altre grandezze e ripetiamo le
misure cambiando più volte la massa m e
misurando il periodo T corrispondente. Esperimento
conferma Ipotesi?
SI il periodo dipendente dalla massa m
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Oscillazione di una massa applicata ad una molla
Provando a verificare la dipendenza del periodo
da altre grandezze osserveremo che il periodo
dipende anche dallelasticità k della molla
Indicato con ?x lallungamento che una molla
subisce quando ad essa applichiamo una forza F,
il coefficiente di elasticità k della molla è
dato da k F / ?x
(N/m) Esperimento fissando tutte le altre
grandezze, ripetendo le misure con molle di
diversa costante di elasticità k e misurando il
periodo T corrispondente avremo che
SI il periodo dipendente da k T diminuisce
allaumentare di k e aumenta al diminuire di k.
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Oscillazione di una massa applicata ad una molla
Precisamente otterremo che