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Grandezze fisiche e unità di misura

Le grandezze fisiche in fisica sono ciò che si può misurare di un oggetto o un fenomeno. Prendiamo una roccia come esempio.Una roccia ha diverse proprietà, alcune possiamo percepirle con i nostri sensi:Massa: la roccia è composta da atomi che hanno una massa. Quando la gravità agisce su questa massa, genera ciò che chiamiamo "peso".Volume: se tieni la roccia in…

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Grandezze fisiche e unità di misura

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Le grandezze fisiche in fisica sono ciò che si può misurare di un oggetto o un fenomeno. Prendiamo una roccia come esempio.

Una roccia ha diverse proprietà, alcune possiamo percepirle con i nostri sensi:

  • Massa: la roccia è composta da atomi che hanno una massa. Quando la gravità agisce su questa massa, genera ciò che chiamiamo "peso".

  • Volume: se tieni la roccia in mano, questa prende spazio nelle mani. Lo spazio che occupa è il suo volume.

  • Lunghezza: puoi vedere quanto grande è la roccia - quanto è larga, lunga o alta

  • Temperatura: se la roccia viene esposta al sole in una giornata calda, puoi sentire il calore trasmesso dalla luce alla roccia. In una giornata fredda, potrai sentire l’opposto. La temperatura è una misura dell’energia termica dell’oggetto, che è legata all’energia cinetica delle molecole o atomi che la compongono.

Ci sono altre proprietà più complesse che si possono percepire, come la carica elettrica o la luminosità.

Grandezze fisiche e unità di misura Massa StudySmarterFig. 1 - La massa trascinata dalla forza gravitazionale (il peso) è una delle proprietà più semplici da percepire.

Carica elettrica

Un'altra grandezza fisica che possiamo misurare è la carica elettrica di un oggetto.

Un esempio classico è quando strofini un maglione contro un palloncino. Attraverso l'attrito, un maglione scambia una carica con il palloncino. Le piccole cariche elettriche del palloncino si attaccheranno al maglione, che acquisterà più carica di quanta ne avesse prima.

Se si passa la mano sul maglione vicino a un oggetto metallico, la carica elettrica passerà al metallo e provocherà una piccola scossa. Ciò avviene a causa della differenza di carica tra il maglione e il metallo. Più si strofina il maglione contro il palloncino, più grande sarà la scarica elettrica a contatto con il metallo.

Questa piccola carica elettrica che si avverte è comunemente chiamata carica elettrostatica ed è definita come una mancanza o un eccesso di elettroni in un materiale, in questo caso il maglione.

Luminosità

La luminosità è un'altra proprietà che possiamo percepire con i nostri sensi, in questo caso con la vista.

Se vai a correre nel tardo pomeriggio, sentirai la differenza di luminosità ambientale. La fonte è il sole e gli occhi registrano la luminosità grazie a cellule sensibili alla luce.

Quando la luce si affievolisce verso il tramonto, gli occhi ricevono meno luce. Questa mancanza di luce provoca un segnale più basso alle cellule degli occhi, che ti fanno notare la variazione di luminosità.

Grandezze fisiche e unità di misura Luminosità al tramonto StudySmarterFig. 2 - Possiamo percepire il cambio di luminosità al tramonto.

Quantità di materia

Ci sono quantità che non possiamo percepire semplicemente, come il numero di molecole che compongono un oggetto, nota come ‘quantità di materia’. Si possono, però, sentire variazioni in questa quantità fisica attraverso qualche deduzione e usando il nostro intuito.

Sappiamo intuitivamente che un pezzo di ferro pesa più di un pezzo di carbonio. Potremmo prendere un campione di entrambi, che hanno lo stesso numero di atomi o "X". Osservando la tavola periodica, scopriamo che l'atomo di carbonio ha sei neutroni e sei protoni, mentre l'atomo di ferro ha 26 neutroni e protoni.

In chimica e fisica atomica, i neutroni e gli atomi sono le particelle che hanno la maggior parte della massa dell'atomo, il che significa che il campione di ferro pesa di più anche se ha lo stesso numero “X” di atomi dell'atomo di carbonio.

Questa quantità "X" nella scienza è nota come mole e diversi materiali contengono lo stesso numero di atomi in una mole.

È importante capire che la mole indica la quantità di una sostanza ed è scollegata dal concetto di peso, non si tratta, infatti, di una misura di massa.

Esiste un'altra proprietà che possiamo misurare e percepire, che non è legata ad alcun oggetto. Questa proprietà è il "tempo" e la sua unità di misura è il secondo.

Tempo

Il tempo è la proprietà che ci dice in che direzione devono andare i processi come negli esempi seguenti:

In una giornata fredda, una tazza di tè o caffè diventa fredda per il trasferimento di calore all’aria fredda circostante. Il processo va sempre dal caldo al freddo se non ci sono interferenze esterne. Il periodo che richiede per passare da caldo a freddo è quello che chiamiamo un lasso di tempo.

Il rompersi di una tazza avviene sempre in una direzione - da avere una tazza completa ad avere una tazza in cocci.

Grandezze fisiche e misure

In scienza e ingegneria, esistono diverse unità di misure delle proprietà di un oggetto (le sue grandezze fisiche). Nel mondo moderno, utilizziamo un sistema di unità di misura chiamato Sistema Internazionale (SI).

Unità di misura

Le unità di misura sono valori concordati che servono a confrontare le quantità fisiche di un oggetto. Esistono unità per ogni proprietà fisica, dalla massa alla quantità di materia. Le unità utilizzate per le sette proprietà fisiche fondamentali sono chiamate unità di base, una delle quali è il chilogrammo.

Grandezze fisiche e unità di misura

Le grandezze fisiche ci permettono di confrontare due o più oggetti o fenomeni in modo indiretto, utilizzando le unità di misura che conosciamo, come il metro o il chilogrammo. Ecco una semplice spiegazione:

Possiamo definire un'unica lunghezza o "lunghezza base" per confrontare tutte le altre lunghezze. Se facciamo in modo che tutti usino la stessa lunghezza, questa diventa un valore con cui misurare le altre lunghezze.

Questo valore è ciò che chiamiamo "unità" e il confronto di un oggetto con esso è ciò che conosciamo come "misurazione". Il confronto con un valore che conosciamo e che manteniamo costante è il modo in cui le unità ci aiutano a misurare. Facciamo un altro semplice esempio che ci sarà utile per definire un'unità molto nota.

Un sasso ha un certo peso, ma abbiamo bisogno di un riferimento con cui confrontarlo. Il riferimento, in questo caso, è il peso di un litro d'acqua. Il sasso può pesare una frazione di questa unità, oppure può pesare diverse volte di più.

Se la nostra roccia pesa 2,3 volte il peso del litro d'acqua, significa che il suo peso è due volte il litro d'acqua più il 30%.

Prima del 2019, il peso di un litro d'acqua era la base dell'unità che oggi chiamiamo "chilogrammo" nel sistema di unità di misura SI. Nell'esempio precedente, la roccia pesa quindi 2,3 chilogrammi. Oggi la definizione del chilogrammo è più complessa e rigorosa, essendo legata ad una quantità fondamentale della fisica.

Il Sistema Internazionale

Il Sistema Internazionale (SI) è uno standard che contiene unità per le sette proprietà fondamentali. Il sistema utilizza anche prefissi e notazioni matematiche (forme standard) per nominare e annotare rispettivamente i numeri grandi e piccoli.

I prefissi vengono anteposti al nome dell'unità per indicarne il valore. Ne sono un esempio il millimetro e il decametro.

I prefissi vengono anteposti al nome dell'unità per indicarne il valore. Ne sono un esempio il millimetro e il decametro.

La forma standard è un sistema di potenze usato per esprimere valori grandi e piccoli. Per esempio:

\[ 1\:000\:000 = 1 \times 10^6\]\[0{,}000\:000\:000\:000\:2 = 2\times 10^{-12}\]

Grandezze fisiche fondamentali e loro unità nel SI

Tutte le grandezze fisiche che possiamo misurare sono state standardizzate e quindi ogni proprietà ha una relativa unità di misura:

  • Lunghezza, misurata in metri e suoi derivati.

  • Massa, misurata in chilogrammi e suoi derivati.

  • Temperatura, misurata in Kelvin.

  • Intensità di corrente, misurata in Ampere.

  • Luminosità, misurata in candele.

  • Quantità di materia, misurata in moli.

  • Tempo, misurato in secondi.

Unità derivate

Il sistema di unità SI contiene anche unità derivate che vengono utilizzate per misurare quantità più complesse. Le unità derivate sono una combinazione delle sette unità di base. Di seguito è riportato un breve elenco di alcune unità derivate:

  • Area, legata alla lunghezza.

  • Velocità, legata a lunghezza e tempo.

  • Volume, legato alla lunghezza.

  • Densità, legata a volume e massa.

  • Energia, legata a massa, tempo e lunghezza.

Ogni unità derivata misura una proprietà più complessa e alcune di esse hanno un nome proprio. Ad esempio, l'unità di misura dell'energia è il Joule, mentre l'unità di misura della pressione è il Pascal.

Analisi dimensionale

Le unità di misura possiedono dimensioni che coincidono con il nome delle grandezze fisiche che descrivono.

  • Metro, dimensione della lunghezza.

  • Chilogrammo, dimensione della massa.

  • Secondo, dimensione del tempo.

  • Kelvin, dimensione della temperatura.

  • Mole, dimensione della quantità di materia.

  • Ampere, dimensione della carica elettrica.

  • Candela, dimensione della luminosità.

Ogni unità derivata possiede una combinazione di dimensioni. Questa espressione è talvolta chiamata formula dimensionale ed esprime le proprietà che compongono le unità.

Analisi dimensionale delle unità derivate

Per esprimere una grandezza nella sua forma dimensionale, dobbiamo esprimerla nelle sue unità di base e poi sostituirle con le dimensioni. Di seguito sono riportati due esempi fondamentali:

Esprimere la velocità nella sua forma dimensionale. Dato che la velocità è espressa in metri al secondo o m/s, le sue dimensioni sono la lunghezza e il tempo, espresse come L e T.

\[Velocità = m/s = L/T = LT^{-1}\]

Esprimere la densità nella sua forma dimensionale. La densità è uguale ai chilogrammi per il volume; i chilogrammi hanno dimensioni di massa o M, mentre i volumi hanno dimensioni di metri cubi o lunghezza L alla terza potenza.

\[Densità = M/L^3 = ML^{-3}\]

Grandezze fisiche e unità di misura - Punti chiave

  • Le proprietà fisiche sono le cose che possiamo misurare in un oggetto, meglio note come proprietà di un oggetto.

  • Esistono sette proprietà fondamentali che possiamo percepire e misurare. Esse sono la temperatura, la massa, la lunghezza, la luminosità, l’intensità di corrente, il tempo e la quantità di sostanza di cui l'oggetto è composto.

  • Per misurare le proprietà di un oggetto, utilizziamo le unità di misura. I valori delle unità sono concordati e utilizzati per misurare le proprietà dell'oggetto.

  • Oggi utilizziamo il sistema SI, che è composto da unità per esprimere le sette proprietà di base e utilizza prefissi e notazioni matematiche per esprimere quantità grandi e piccole.

  • Esistono anche unità derivate dalle unità di base, utilizzate per esprimere comportamenti più complessi di un oggetto, come la velocità.


References

  1. Fig. 1 - Hand Weights (https://www.flickr.com/photos/slgc/5442846299/in/photolist-9hY1zz-9hY1M6-9i26Kw-9hY1aR-9i26Ew-dcHQqG-dcHHBD-dfMLNe-5MRT65-5ATtdH-rBJKL2-5AXzrC-XYP3GN-6fT8uD-9i26yo-9i26WN-9hY14F-dfMZhX-dfLJXu-9rjpVL-6m2fMm-9rgsde-MHU7km-9rgsf2-9i29LN-oB57Gf-6m2fPd-YCW17m-gieHwf-gif8yv-8FuXJz-pcmRN7-Y3i5Ax-8FuLVH-8FyeBE-9ofe6z-6gJ5nc-8FxYiS-6j6tPP-7jGP2P-5MMDjR-9tspGQ-9tsmxF-aihF2g-asxzw7-96JN4r-asuXyv-dfMZjP-9rjwB3-asxzMh) by slgckgc (https://www.flickr.com/photos/slgc/) is licensed by CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Domande frequenti riguardo Grandezze fisiche e unità di misura

Le grandezze fisiche in fisica sono ciò che si può misurare di un oggetto o un fenomeno, mentre le unità di misura sono valori concordati che servono a confrontare le quantità fisiche di un oggetto.

Le unità di misura sono valori concordati che servono a confrontare le quantità fisiche di un oggetto. Esistono unità per ogni proprietà fisica, dalla massa alla quantità di materia. 

Le sette grandezze fisiche fondamentali sono massa, tempo, lunghezza, quantità di materia, luminosità, intensità di corrente e temperatura.

Quiz Finale Grandezze fisiche e unità di misura

Grandezze fisiche e unità di misura Quiz - Teste dein Wissen

Domanda

Quale tra i seguenti descrive un modo di verificare il peso di un oggetto?

Visualizza la risposta

Risposta

Trasportando oggetti con masse diverse.

Visualizza la domanda

Domanda

Come si può provare lo scorrere del tempo?

Visualizza la risposta

Risposta

Tutte le risposte

Visualizza la domanda

Domanda

Come si può spiegare lo scorrere del termo tramite la rottura di una tazza?

Visualizza la risposta

Risposta

Il rompersi della tazza avviene sempre in una direzione - da intera a rotta.

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa sono le grandezze fisiche?

Visualizza la risposta

Risposta

Le grandezze fisiche sono le proprietà di un oggetto che possiamo misurare.

Visualizza la domanda

Domanda

Le grandezze fisiche sono...

Visualizza la risposta

Risposta

...valori concordati che servono a confrontare le quantità fisiche di un oggetto.

Visualizza la domanda

Domanda

Quali sono le grandezze fisiche fondamentali?

Visualizza la risposta

Risposta

Lunghezza, massa, temperatura, intensità di corrente elettrica, luminosità, quantità di materia e tempo

Visualizza la domanda

Domanda

Che differenza c'è tra grandezza fisica e unità di misura?

Visualizza la risposta

Risposta

Le grandezze fisiche in fisica sono ciò che si può misurare di un oggetto o un fenomeno, mentre le unità di misura sono valori concordati che servono a confrontare le quantità fisiche di un oggetto.

Visualizza la domanda

Domanda

Una combinazione di unità fondamentali è usata per misure più complesse. Qual è il nome di queste unità?

Visualizza la risposta

Risposta

Unità derivate.

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è la grandezza fisica fondamentale presente nel SI ma che non è legata a un oggetto?

Visualizza la risposta

Risposta

Il tempo.

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Domanda

Qual è il sistema più generalmente accettato per misrare le grandezze fisiche?

Visualizza la risposta

Risposta

Il Sistema Internazionale

Visualizza la domanda

Domanda

Cos'è un'unità di misura?

Visualizza la risposta

Risposta

Un riferimento standard usato per le misurazioni.

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Domanda

Perché sono importanti le unità di misura?

Visualizza la risposta

Risposta

Le unità di misura sono importanti perché ci permettono di riprodurre le stesse misure.

Visualizza la domanda

Domanda

Cos'è il Sistema Internazionale?

Visualizza la risposta

Risposta

Il SI è un sistema di unità di misura.

Visualizza la domanda

Domanda

Quante unità di misura fondamentali ha il SI?

Visualizza la risposta

Risposta

Il SI ha 7 unità di misura fondamentali

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è il vantaggio di usare unità di misura standard per le misure?

Visualizza la risposta

Risposta

Le unità di misura forniscono un riferimento standardizzato che può essere riprodotto ovunque. Se si utilizzasse un riferimento arbitrario, lo stesso valore non potrebbe essere misurato con precisione due volte.

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è l'unità di misura della lunghezza?

Visualizza la risposta

Risposta

Il metro.

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è l'unità di misura del tempo?

Visualizza la risposta

Risposta

Il secondo.

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è l'unità di misura dell'intensità di corrente elettrica?

Visualizza la risposta

Risposta

L'Ampere.

Visualizza la domanda

Domanda

Le unità di misura sono...

Visualizza la risposta

Risposta

... riferimenti che utilizziamo per misurare le proprietà di un oggetto.


Visualizza la domanda

Domanda

L'hertz è l'unità derivata del...?

Visualizza la risposta

Risposta

del secondo.

Visualizza la domanda

Domanda

Come sono divise le grandezze fisiche?

Visualizza la risposta

Risposta

In grandezze estensive e grandezze intensive.

Visualizza la domanda

Domanda

La massa è una grandezza intensiva o estensiva?

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Risposta

Estensiva.

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa sono le grandezze derivate?

Visualizza la risposta

Risposta

Le grandezze fisiche derivate sono le proprietà di un oggetto che risultano da due o più grandezze fisiche elementari.

Visualizza la domanda

Domanda

Come sono collegate grandezze fisiche e unità di misura?

Visualizza la risposta

Risposta

Le grandezze fisiche sono importanti perché ci permettono di descrivere un oggetto. Le unità sono i valori di riferimento che utilizziamo per misurare le proprietà degli oggetti.

Visualizza la domanda

Domanda

Quante sono le grandezze fisiche fondamentali?

Visualizza la risposta

Risposta

Le grandezze fisiche fondamentali sono sette: massa, tempo, temperatura, mole, lunghezza, luminosità e intensità di corrente.

Visualizza la domanda

Domanda

Quali sono le grandezze scalari e vettoriali?


Visualizza la risposta

Risposta

Le grandezze scalari sono quelle che non hanno una direzione, come ad esempio la massa, il volume o la quantità di materia, mentre quelle vettoriali hanno bisogno di una direzione per essere spiegate, come ad esempio la velocità o l’accelerazione.


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Domanda

Vero o Falso: Il tempo è una quantità scalare.

Visualizza la risposta

Risposta

Vero.

Visualizza la domanda

Domanda

Le proprietà intensive dipendono dalla massa o dimensione di un oggetto?

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Risposta

No.

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Domanda

Il tempo e la massa possono essere negativi?

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Risposta

No.

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Domanda

La massa e il peso sono la stessa cosa?

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Risposta

No.

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è il simbolo per il chilogrammo?

Visualizza la risposta

Risposta

kg

Visualizza la domanda

Domanda

Quali sono le sette unità fondamentali del SI?

Visualizza la risposta

Risposta

sette: massa, tempo, temperatura, mole, lunghezza, luminosità e intensità di corrente.

Visualizza la domanda

Domanda

Perché il SI è importante?

Visualizza la risposta

Risposta

Fornisce uno standard di unità di misura.

Visualizza la domanda

Domanda

Come si interpreta un pascal usando unità del SI?

Visualizza la risposta

Risposta

Come un chilogrammo accelerato ad un metro al secondo.

Visualizza la domanda

Domanda

Quanti strumenti fornisce il SI per rappresentare delle quantità?

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Risposta

Tre: prefissi, notazione scientifica e simboli.

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa sono i prefissi?

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Risposta

I prefissi sono parole usate nel SI per sostituire il nome completo di una quantità, per esempio un decametro (prefisso deca-) invece di dieci metri.

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è un esempio di prefisso?

Visualizza la risposta

Risposta

Tutte le risposte.

Visualizza la domanda

Domanda

"cm" è il prefisso o il simbolo per centimetri?

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Risposta

Il simbolo.

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Domanda

Cos'è la notazione scientifica?

Visualizza la risposta

Risposta

La notazione scientifica è una forma compatta per esprimere quantità grandi e piccole.

Visualizza la domanda

Domanda

Come si usa la notazione scientifica per esprimere numeri grandi?

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Risposta

Si moltiplica per 10 elevato ad una potenza positiva.

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Domanda

Come si usa la notazione scientifica per esprimere numeri piccoli?

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Risposta

Si moltiplica per 10 elevato ad una potenza negativa.

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Domanda

Come trasformare i numeri in notazione scientifica?

Visualizza la risposta

Risposta

Per trasformare i numeri in notazione scientifica bisogna ridurli alla forma di un prodotto tra un numero tra 1 e 10 e una potenza di dieci (positiva o negativa). Il segno della potenza dipende dalla dimensione del numero. Se il numero è maggiore di 1, la potenza sarà positiva, se il numero è minore di 1, la potenza sarà negativa. L’esponente è decretato da quante volte bisogna spostare la virgola per portare il primo numero diverso da zero davanti alla virgola decimale.

Visualizza la domanda

Domanda

a cosa equivale 100?

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Risposta

1.

Visualizza la domanda

Domanda

Come possono essere riscritti 1000 metri in notazione scientifica?

Visualizza la risposta

Risposta

Come 103m

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è il simbolo standard per "micro"?

Visualizza la risposta

Risposta

μ.

Visualizza la domanda

Domanda

Se un pendolo oscilla 100 volte al secondo, quanti hertz sono?

Visualizza la risposta

Risposta

100 hertz.

Visualizza la domanda

Domanda

Si possono convertire secondi i chilogrammi?

Visualizza la risposta

Risposta

No.

Visualizza la domanda

Domanda

Si può convertire un'unità di misura in un'altra?

Visualizza la risposta

Risposta

Sì, ammesso che siano entrambe basate sulle stesse unità fondamentali.

Visualizza la domanda

Domanda

Converti 25km/h in m/s.

Visualizza la risposta

Risposta

6,94 m/s

Visualizza la domanda

Domanda

Converti 32 m/s in km/h

Visualizza la risposta

Risposta

115,2 km/h

Visualizza la domanda

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