Introduzione alla Fisica
• Ripasso di matematica
• Grandezze fisiche
• Vettori
Algebra dei numeri relativi
Numeri relativi: numeri preceduti dal segno + o dal segno –
segno
a = − 5,2
modulo o valore assoluto
(si indica con |a|)
Due numeri relativi sono
•
•
•
•
concordi se hanno lo stesso segno es: (–3 ; –7,15 ; –6001);
discordi se hanno segno contrario es: (+73,6 ; –12,2);
opposti se hanno stesso modulo e segno contrario es: (–2,13 ; +2,13)
reciproci (inversi) se hanno lo stesso segno e modulo inverso
es: (–4/5 ; –5/4)
Chiamiamo espressione algebrica una espressione matematica che
contiene numeri relativi
2
 1  4
 2  3
numerica:  −   
letterale:
3a 2b − 5ab 2
... dove le lettere rappresentano
In una espressione matematica
un generico numero
In una legge fisica
una grandezza fisica
• intero (0; 1; 2; 3; ...)
valore numerico + unità di misura
• intero relativo (.. –2; -1; 0; 1; ...)
• m ( 3,7 kg; 8 mg; 12 lb; ...)
• reale (-1/2; 136,11111; √7; e2,7...)
• t ( 8,7 ms; 3 h; 2,7 giorni; ...)
Stessa algebra !!
Somma algebrica
Nell’algebra dei numeri relativi, una espressione contenente addizioni e
sottrazioni numeriche e letterali
3 − 2z + 5 − 8 y − 4
viene sempre considerata come una somma algebrica, ovvero intesa
come somma di numeri relativi:
+ 3 + (−2 z ) + (+5) + (−8 y ) + (−4)
Nota: per scioglimento delle parentesi in una espressione
•
si elimina la parentesi se preceduta dal segno +
•
si elimina la parentesi cambiando segno a tutti i fattori al suo
interno se preceduta dal segno -
+ (4 x − 2 y + 3 z ) = 4 x − 2 y + 3 z
− (4 x − 2 y + 3z ) = −4 x + 2 y − 3z
Le 4 operazioni
• Addizione (somma)
(−2) + (−6) = −8
(−13) + (+9) = −4
Addendi concordi:somma dei moduli
stesso segno
Addendi discordi:differenza dei moduli
• Sottrazione (differenza)
segno dell’addendo di modulo maggiore
Si ottiene sommando al primo numero
(minuendo) l’opposto del secondo (sottraendo)
(−4) − (−9) = (−4) + (+9) = +5
• Moltiplicazione (prodotto)
(−4)(−3)(−7) = −84
Il modulo è il prodotto dei moduli
Il segno è positivo -> numero pari di segni −
negativo -> numero dispari di segni −
• Divisione (quoziente o rapporto)
 1
(−21) : (+7) = (−21) +  = −3
 7
Si ottiene moltiplicando il dividendo
per il reciproco del divisore
Esempi:
2 1 1
 1 
 − 1 3 −  −  −  =
5 3 2
 6 
[R. = −2]
3  2  3
 7 
 −  :  2 −  +  −  : 1 −  =
2  3  4
 6 
[R. = −5]
Potenze
a = base, b = esponente
a = a ⋅ a ⋅ a ⋅ L (b volte)
b
Proprietà delle potenze
an + am ! (nessuna
an * am = an+m
(an)m = an*m
di ugual base
particolare proprietà)
a3 + a2 = (a*a*a) + (a*a) = … dipende!
a3 * a2 = (a*a*a) * (a*a) = a*a*a*a*a = a5
(a3)2 = (a*a*a) * (a*a*a) = a*a*a*a*a*a = a6
an/am = an-m
a3/a2 = (a*a*a)/(a*a) = a = a1
Ma attenzione:
a3/a2 = (a*a*a)/(a*a) = a = a1 = a3-2
a2/a3 = (a*a)/(a*a*a) = 1/a = a-1 = a2-3
a3/a3 = (a*a*a)/(a*a*a) = 1 = a0 = a3-3
La regola continua a valere, purchè si definisca
a-n = 1/an
a0 = 1
potenza a esponente negativo
potenza a esponente nullo
Esempi:
4
1 

 R. = − 128 


(− 2)(+ 2)2 =
[R. = −8]
[R. = −216]
3
 1  1
−  −  =
 2  2
(+ 2)3 (− 3)3 =
 1
− 
 2
(− 3)5
4
 1
−  =
 2
[R. = 16]
−3
[R. = 9]
8
 1
−  =
 3
 1 
 − 1
 2 
2
−3

 =

[R. = 64]
Radice
E` l’operazione inversa dell’elevamento a potenza:
n
a
è quel numero la cui potenza n-esima è uguale ad a :
( a)
n
n
= n a ⋅ n a ⋅ L (n volte) = a
• la radice di indice pari di un numero negativo non esiste
−4
• la radice di indice dispari di un numero esiste ed è unica
3
8 = 2;
• esistono sempre due radici di indice pari di un numero positivo
3
− 27 = −3
25 = ±5
Nota: una potenza con esponente frazionario è uguale ad un radicale
che ha per indice il denominatore della frazione
m√an
= an/m
2√a6
= a6/2 = √(a*a*a)*(a*a*a) = √(a*a*a)2 = a*a*a = a3
Esempi:
6
2 =
[R. = 4]
3
2
1

 R. = 2 


12
4 ⋅4
−2
3
2
=
(−4) ⋅ (−4)
3
−2
4 ⋅10 4 ⋅ 2 ⋅10 −2
=
−4
10
=
[R. = assurdo]
[R. = 200]
Momomi e Polinomi
Monomio: una qualunque espressione algebrica che si presenta sotto
forma di prodotto di fattori numerici e letterali
Coefficiente
4
−
3
ab
3
Grado nella lettera b
Parte letterale
identici se hanno stesso coefficiente e stessa parte letterale
2 2
4 2
ab ;
a b ; 0, 6 a 2b ; K
3
6
simili se hanno la stessa parte letterale e diverso coefficiente
− 8a 2bc 4
;
5 2 4
a bc
7
; 5,2a 2bc 4 ; L
Polinomio: è una somma algebrica di più monomi non simili
2a − 3b ; mn + 2n − 4 ; 3ab − 4a + 2b − 9
Le operazioni algebriche con monomi si eseguono seguendo le regole
viste in precedenza, e ricordando che solo monomi simili possono essere
sommati algebricamente
Esempi:
3a 2b + 2ab 2 − 5a 2b − ab 2 =
(6ab )⋅ (− 3a b) =
2
2
5 2
8a b
=
3
− 2ab
 2a 3b   2ab 

 :  − 2 2  =
 3c   9a c 
(3a bc )
2
3 2
=
[R. = ab − 2a b]
[R. = −18a b ]
2
2
3 3

a4 
 R. = −4 
b

[R. = −3a c]
4
[R. = 9a b c ]
4 2 6
Il prodotto di due polinomi si ottiene come somma algebrica dei prodotti
di ciascun termine del primo polinomio per tutti i termini del secondo.
Esempi:
(− 2a + ab )(− 3a b ) =
2
2
(3x + 2 y )(4 x − 5 y ) =
[R. = 6a b − 3a b ]
[R. = 12 x − 7 xy − 10 y ]
3
3 3
2
I calcoli possono essere semplificati nel caso di prodotti notevoli:
(a + b)(a − b) = a 2 − b 2
(a ± b) 2 = a 2 ± 2ab + b 2
3
3
2
2
3
(a ± b) = a ± 3a b + 3ab ± b
2
Il quoziente di due polinomi non è in generale risolubile.
Tuttavia, è spesso possibile semplificare una frazione algebrica
raccogliendo ed eliminando i fattori moltiplicativi comuni a tutti i
termini del numeratore e del denominatore
Esempi:
(8a b − 12ab ): (4ab) =
[R. = 2a − 3b]
2 a 2 − 2a
=
4ab − 4b
a

 R. = 2b 


2
2
378
=
315
3 x + 11y + 6
=
12 x + 3 y + 9
6

 R. = 5 



3 x + 11 y + 6 
 R. = 12 x + 3 y + 9 


Le frazioni di frazioni si risolvono facilmente ricordando le proprietà
viste finora
Esempi:
1
5 = 1⋅8 = 8
1 5 1 5
8
3
7 = 3⋅1 = 1
9 7 9 21
Equazioni
Equazione = relazione di uguaglianza tra due membri
verificata per particolari valori di una variabile incognita
ax + b = 0
!
x = -b/a
Proprietà:
Sommando (sottraendo) una stessa quantità a entrambi i membri
Moltiplicando (dividendo) per una stessa quantità entrambi i membri
→ il risultato non cambia
…e da qui deriva il metodo di risoluzione:
ax + b = 0
ax + b – b = 0 – b ! ax = -b
ax/a = -b/a
! x = -b/a
Es.
2x - 6 = 0
2x – 6 + 6 = 0 + 6 ! 2x = 6
2x/2 = 6/2 ! x=3
Esempi:
3(2 x + 5) = 5 + x
[R.
x = −2 ]
2a + b = x − 2( x + b )
[R.
x = b − 2a ]
1 

 R. a = b − c 
1
=b
a−c
[R.
2(5 − x) = x − 3( x + 2)
2(−3 − x) = x − 3( x + 2)
[R.
impossibile]
sempre verificato]
Proporzioni
a:b = c:d ! ad = bc
a/b = c/d
!
Prodotto dei medi = prodotto degli estremi
Nulla di magico: sono solo normali
equazioni!
a = bc/d
b = ad/c
c = ad/b
d = bc/a
Conversione di unità di misura
Es.
Prezzo in lire ! Prezzo in euro
N lire 1936.27 lire
N lire ∗ 1 euro
1
=
⇒ x=
= N∗
euro = N ∗ 0.000516 euro
x
1 euro
1936.27 lire
1936.27
Prezzo in euro ! Prezzo in lire
N euro
1 euro
N euro ∗ 1936.27 lire
=
⇒ x=
= N ∗ 1936.27 lire
x
1936.27 lire
1 euro
Fattore di conversione = rapporto tra due unità di misura
Esempio: risolvere usando le proporzioni
Mediante perfusione intravenosa vengono somministrate 50 gocce al
min di soluzione fisiologica (20 gocce = 1mlitro). Dopo 30 min, quanti
mlitri di soluzione sono stati somministrati ?
[R.
75 ml]
Potenze di dieci e notazione scientifica
105
(si legge “dieci alla quinta”)
10-5
è uguale a 1 moltiplicato per
1*100000 = 100000
(si legge “dieci alla meno 5”)
105
è uguale a 1.0 spostando la virgola a
destra di 5 posti
è uguale a 1 diviso per 105
1/100000 = 0.00001
è uguale a 1.0 spostando la virgola a
sinistra di 5 posti
Notazione scientifica (forma esponenziale)
Si usa nei calcoli scientifici per esprimere numeri molto grandi e molto piccoli
parte numerica
5,213·10-7
numero compreso
tra 0,1 e 10
prodotto
si usano anche i
simboli ∗ e ×
potenza di 10
l’esponente rappresenta il
numero di posti decimali
di cui occorre spostare la
virgola
Esempi: convertire da notazione numerica scientifica a notazione
numerica ordinaria (o viceversa)
0,00321 =
972000 =
4
8,26 ⋅10 =
3,2 ⋅10 −7 =
[R.
[R.
]
9,72 ⋅10 ]
3,21 ⋅10-3
5
[R.
[R.
82600]
0,00000032 ]
Le proprietà delle potenze permettono di eseguire velocemente operazioni
complicate, con risultati esatti o non lontani dal risultato vero.
0,00002 × 0,0003 =
0,02 × 3000
=
60 × 0,4
7987 × 70444 =
Equazioni
nella Fisica
Equazioni
Relazione di uguaglianza tra due membri
tutto ciò che è a 1o membro (numeri + unità di misura) deve essere uguale a
tutto ciò che è a 2o membro
Es. Area di un rettangolo:
A = ab = (50 cm)*(1 m)
= 50 cm*m (da evitare!)
= 50 cm * 100 cm = 5000 cm2
= 5000 cm NO!
= 0.5 m * 1 m = 0.5 m2
= 0.5 m NO!
Equivalenze tra unità di misura
b
a
A
a = 50 cm, b = 1 m
Equivalenze tra unità di misura
Occorre conoscere il fattore di conversione tra le diverse unità di misura
Es.
Velocità
km/h ! m/s
1 km/h = 1000 m / 3600 s
= 0,28 m/s
m/s ! km/h
1m/s = 0,001 km / (1/3600) h
= 3,6 km/h
n km/h = n · 0,28 m/s
n m/s = n · 3,6 km/h
Velocità di un atleta dei 100 m:
di un’automobile:
della luce:
10 m/s = 10 · 3.6 km/h = 36 km/h
120 km/h = 120 · 0,28 m/s = 33,6 m/s
300000 km/s = 3 · 108 m/s
= 3 · 108 · 3,6 km/h = 1,08 · 109 km/h
Ovviamente il fattore di conversione inverso è l’inverso del
fattore di conversione!
Es. 0,28 = 1 / 3,6
Esempi: convertire le seguenti grandezze nelle unità di misura indicate
• 12 in/min in cm/s
• 33 kg/m3 in g/cm3
• 1h 7’ 30’’ in min
Percentuale
Metodo “comodo” per esprimere variazioni
(aumenti o diminuzioni) rispetto a una situazione nota
1 % = 1/100 = 10-2
= 0.01
n % = n/100 = 10-2•n = 0.01•n
Esempi:
•
3% di 150 = 3/100 · 150 = 0,03 · 150 = 4,5
• 20% di 10000 = 0,20 · 10000 = 2000
• 20% di 0,003 = 0,20 · 0,003 = 2 · 10-1 · 3 · 10-3 = 6 · 10-4 = 0,0006
• 200% di 1000 = 2 · 1000 = 2000 (raddoppiare ⇒ aumentare del 100% ⇒passare al 200 %)
“Per mille”: 1 ‰ = 1/1000 = 0.001 = 0.1%
“Parte per milione”: 1 ppm = 1/1000000 = 0.000001 = 0.0001% = 0.001 ‰
Attenzione: la percentuale e’ sempre
relativa alla grandezza a cui si riferisce!
Esempi:
• 20% di 1000 grammi = (0.20 · 1000) grammi = 200 grammi
• Aumentare una quantità Q del 5%:
Q ⇒ Q + 5%Q = Q + 0,05 · Q = Q · (1 + 0,05) = 1,05· Q
• Diminuire una quantità Q del 5%:
Q ⇒ Q - 5%Q = Q - 0,05 · Q = Q · (1 - 0,05) = 0,95 · Q
• Soluzione di una sostanza in acqua al 5% =
in volume: ad es. in 1 litro di soluzione, 950 cm3 d’acqua e 50 cm3 di soluto
in peso:
ad es. in 1 kg di soluzione, 950 g d’acqua e 50 g di soluto
Superfici e volumi
Retta – [L]1
Piano – [L]2
L (m)
Spazio – [L]3
V (m3)
S (m2)
L’area della superficie di un corpo si misura sempre in m2, cm2,…
Il volume (o capacità) di un corpo si misura sempre in m3, cm3,…
c
S = a•b
V = a•b•c
b
r
a
S = π•r2
V = π•r2•l
r
S = π•r2
V = (4/3)•π
π•r3
In generale:
S = base•altezza
V = area base•altezza
l
Attenzione alle conversioni tra unità di misura!
1 m2 = (1 m)2 = (102 cm)2 = 104 cm2 = 10000 cm2
1 m3 = (1 m)3 = (102 cm)3 = 106 cm3 = 1000000 cm3
1 cm2 = (1 cm)2 = (10-2 m)2 = 10-4 m2 = 0.0001 m2
1 cm3 = (1 cm)3 = (10-2 m)3 = 10-6 m3 = 0.000001 m3
1 l = 1 dm3 = (1 dm)3 = (10-1 m)3
= (101 cm)3
= 10-3 m3
= 103 cm3
Angolo piano α
Unità di misura
s
α
R
angolo giro
angolo piatto
angolo retto
360° ≡ 2π rad
180° ≡ π rad
90° ≡ π/2 rad
gradi, minuti, secondi
1° = 60'
1' = 60"
es: 32° 27' 38"
lunghezza arco s
radianti =
R
Per convertire tra gradi e radianti si può utilizzare la semplice proporzione
x rad : y gradi = π : 180°
Esempio: convertire 60o in radianti
Triangolo rettangolo
Teorema di Pitagora
a
c
a =b +c
2
b
Esempio:
2
2
b = a2 − c2
Casi particolari
b
a
b
c=
a 2 = 2 ⋅ b2
a = 2 ⋅b
a
b=
2
30o
a
b
60o
c
1
a
2
b2 = a 2 − c2 =
2
3
1 
= a2 −  a  = a2
4
2 
3
b=
a
2
Funzioni
Funzione = relazione univoca tra due grandezze variabili
y=f(x)
variabile dipendente
variabile indipendente
Esempi:
y=x
y=2x
Assi Cartesiani
variabile dipendente
La funzione che lega le due
grandezze X ed Y può essere
rappresentata graficamente
attraverso una curva in un
piano cartesiano
Y
Definire la funzione y=f(x) significa stabilire come varia la
variabile dipendente y al variare della variabile indipendente x.
0
variabile indipendente
X
Attenzione:
Una relazione di dipendenza e’ una funzione se per ogni valore della
variabile indipendente x esiste uno e un solo valore della variabile
dipendente y
Esempio:
persona ! data di nascita
"
SI
NO
persona ! targa auto
"
NO
SI
x=n
x=n
! y = n2
! y = √n
y
y
SI
NO
SI
x
? ?
NO
Una funzione e’ invertibile se a ogni valore della variabile
dipendente y corrisponde uno e un solo valore della variabile
indipendente x.
x
Le funzioni della Fisica
Retta
1o grado
Iperbole
! proporz.diretta
proporz.inversa "
y raddoppia
al raddoppiare di x
s = v•t
λ = c•T
F = m•a
∆V = R•I
y si dimezza
PV=k !
P=k/V
λf = c ! λ = c/f
s
P
Retta
t
Iperbole
V
Parabola
2o grado
! proporz.dir.quadr.
y quadruplica
Fraz. quadr.
proporz.inv.quadr."
"
y si riduce a un quarto
al raddoppiare di x
al raddoppiare di x
s = ½ a t2
Fg = G•m1m2/r2
Ek = ½ m v2
s
Fe =
K•q1q2/r2
F
Parabola
t
proporz.inv.quadr
r
Funzioni dipendenti dal tempo
Vasta classe di fenomeni della Fisica (e della vita quotidiana)
Tempo = variabile indipendente
parametro del moto
• Moti:
• Oscillazioni:
• Decadimenti:
s=s(t), v=v(t), a=a(t)
s(t) = A sin(ωt)
n(t) = n0 e-λλt
Grandezze fisiche
Definizione operativa: Grandezza fisica ! Proprietà misurabile
Es. Sensazione di caldo/freddo NO (soggettiva, diversa per ciascuno)
Temperatura
SI (oggettiva, uguale per tutti)
Misura di una grandezza:
• mediante un dispositivo sperimentale
• in confronto con un’altra grandezza omogenea di riferimento
costante e riproducibile
Espressione di una grandezza:
numero + unità di misura
rapporto tra misura e campione di riferimento
MAI dimenticare l’unità di misura!
Dire “un corpo è lungo 24” non ha senso.
Dire “la densità dell’acqua è 1” non ha senso.
…e dirlo all’esame…
Grandezze fondamentali
e derivate
Fondamentali
concetti intuitivi e indipendenti
l’uno dall’altro non definibili in
termini di altre grandezze
Lunghezza
Massa
Tempo
Intensità di corrente
Temperatura assoluta
[L]
[M]
[t]
[i]
[T]
Derivate
definibili in termini delle grandezze fondamentali mediante relazioni analitiche
Superficie
Volume
Velocità
Accelerazione
Forza
Pressione
In generale:
…………
(forza/superficie)
[L]2
[L]3
[L] [t]-1
[L] [t]-2
[L] [M] [t]-2
[L]-1 [M] [t]-2
…………
[L]a[M]b[t]c[i]d[T]e
(lunghezza)2
(lunghezza)3
(lunghezza/tempo)
(velocità/tempo)
(massa*acceleraz.)
Sistemi di
unità di misura
Stabilire un sistema di unità di misura = fissare le grandezze fondamentali
e il valore dei loro campioni unitari
Sistema
[L]
[M]
[t]
[i]
[T]
MKS / SI
m
kg
chilogr.
s
secondo
A
oK
cgs
cm
g
s
A
oC
Internazionale
Sistemi pratici
Lunghezza
Tempo
Volume
Velocità
Pressione
Energia
Calore
lunghezza massa
metro
centim.
grammo
tempo
intens.
corrente
secondo
vari esempi
angstrom, anno-luce
minuto, ora, giorno, anno
litro
chilometro/ora
atmosfera, millimetro di mercurio
elettronvolt, chilowattora
caloria
ampere
ampere
temper.
assoluta
gr.kelvin
gr.Celsius
Fattori di conversione:
MKS ! cgs
1 m = 102 cm
1 kg = 103 g
cgs ! MKS
1 cm = 10-2 m
1 g = 10-3 kg
MKS, cgs ! pratici e viceversa
proporzioni con fattori numerici noti
Se si sbagliano
le unità di misura…
Multipli e sottomultipli
Per esprimere brevemente grandezze fisiche grandi o piccole:
numero a 1,2,3 cifre +
unità di misura con multiplo/sottomultiplo (di 3 in 3)
Es.
57800 g = 5.78 • 104 g = 5.78 • (101•103) g = 57.8 kg
57.8 kg = 57.8 •103 g = 5.78 • 104 g
0.0047 g = 4.7 • 10-3 g = 4.7 mg
0.00047 g = 4.7 • 10-4 g = 4.7 • (102 • 10-6) g = 470 µg
Per confrontare grandezze “infinitamente” grandi o piccole:
Ordine di grandezza =
potenza di 10 più vicina al numero considerato
Es. Idrogeno:
raggio atomo: 10-10 m, raggio nucleo 10-15 m
! 10-10 m /10-15 m = 105
L’atomo di idrogeno è 100000 volte più grande del suo nucleo!
Esempio:
• Il referto di un esame del sangue di un fornisce i seguenti valori:
V.E.S.
7,2
mm/h
Glicemia
98
mg/dl
Si esprimano tali risultati nelle unità del Sistema Internazionale
 R. 2,0 ⋅10-6 m/s

3 
0,98
kg/m


• Una cellula sferica ha un diametro d = 20 µm. Quale è il volume
della cellula in cm3 ?
[R.
V = 4,19 ⋅10 −9 cm 3
]
Alcune grandezze fisiche
Alcune lunghezze
valore in m
- distanza della stella più vicina
- anno-luce
- distanza Terra-Sole
- distanza Terra-Luna
- raggio della Terra
- altezza del Monte Bianco
- altezza di un uomo
- spessore di un foglio di carta
- dimensioni di un globulo rosso
- dimensioni di un virus
- dimensioni di un atomo
- dimensioni di un nucleo atomico
3.9•1016 m
9.46•1015 m
1.49•1011 m = 149 Gm
3.8•108 m = 380 Mm
6.38•106 m = 6.38 Mm
4.8•103 m = 4.8 km
1.7•100 m = 1.7 m
10-4 m = 100 µm
10-5 m = 10 µm
10-8 m = 10 nm
10-10 m
10-15 m
(9 milioni di miliardi di km)
(150 milioni di km)
(400000 km)
(6000 km)
(5 km)
(1/10 di mm)
(1/100 di mm)
(100 angstrom)
(1 angstrom)
Alcune grandezze fisiche
Alcune masse
valore in kg
- massa del Sole
- massa della Terra
- massa di un uomo
- massa di un globulo rosso
- massa del protone
- massa dell’elettrone
1.98•1030 kg
5.98•1024 kg
7•102 kg
10-16 kg
1.67•10-27 kg
9.1•10-31 kg
Alcuni tempi
valore in s
- era cristiana
- anno solare
- giorno solare
- intervallo tra due battiti cardiaci
- periodo di vibraz. voce basso
- periodo di vibraz. voce soprano
- periodo di vib. onde radio FM 100 MHz
- periodo di vib. raggi X
6.3 • 1010 s
(2000 anni)
7
3.15 • 10 s
8.64 • 104 s
(8/10 di sec.)
8 • 10-1 s
-2
5 • 10 s
(2/100 di sec.)
-5
(50 milionesimi di sec.)
5 • 10 s
-8
10 s
(10 miliardesimi di sec.)
-18
10 s (1 miliardesimo di miliardesimo
di sec.)
Errori di misura
Ogni misura diretta o indiretta di una grandezza è
affetta da errore ⇒ stima di quanto il valore ottenuto
può discostarsi dal valore reale.
Esempio: l = 5,3 ± 0,2
Per convenzione:
l = 5,3 equivale a
Attenzione :
Errore relativo o percentuale
Misura: a ± ∆a
Errore relativo: err = ∆a/a
Errore percentuale: err% = ∆a/a • 100
l = 5,3 ± 0,1
5,3 ≠ 5,30
lungh = (63 ± 0.5) cm
err = (0.5 cm)/(63 cm) = 0.0079
err% = err • 100 = 0.79 %
grandezze vettoriali
• si indicano con v (oppure con la lettera v in grassetto)
modulo (v o |v|)
• sono caratterizzate da 3 dati direzione
vettore
verso
modulo
direzione
verso
→
v
punto di
applicazione
Esempio di vettore: spostamento ∆s
•modulo ∆s = |∆s|= 2,7 m
•direzione : verticale
•verso : dall’alto verso il basso
altri vettori: velocità, accelerazione, ...
Le grandezze che non hanno natura vettoriale sono
chiamate grandezze scalari
Esempio: temperatura, pressione, densità,....
Vettori uguali
stesso modulo
stessa direzione
stesso verso
Vettori opposti
stesso modulo
stessa direzione
verso opposto
Nota:
•
due vettori possono essere uguali anche se il punto
di applicazione è differente;
•
il vettore opposto di v è il vettore (-v).
somma di due vettori
regola del parallelogramma
(metodo grafico)
→
a
→
→
a
s
→
→
+ b = s
→
→
b
s è anche chiamato
→ →
vettore risultante di a e b
Due vettori opposti hanno risultante nulla !!
scomposizione di un vettore
Un vettore può sempre essere scomposto in una somma di due
vettori detti componenti, uno parallela (//) ed uno perpendicolare (⊥
⊥)
rispetto ad una qualsiasi direzione e verso stabiliti.
e
n
io
z
re
i
d
Per chi conosce la trigonometria:
ta
l
e
sc
v// = v cos α
v⊥ = v sen α
v//
α
v⊥
... altrementi: usare (quando
→
possibile) le proprietà dei triangoli
v
differenza di due vettori
regola del parallelogramma (metodo grafico)
→
→
→
→
a – b = d
a
→
d
→
b
→
d
→
-b
→
a
→
b
→
d
→
→
→
b +d = a
moltiplicazione o divisione di un vettore
per uno scalare
Moltiplicare o dividere un vettore per uno scalare
equivale a moltiplicare o dividere il modulo del
vettore, lasciando invariata la direzione ed il verso.
Esempio:
v
2·v
½·v
prodotto scalare di due vettori
→
a
→
→
a b = a·b//
•
b//
→
φ
b
→
φ=0
b
→
a
→ →
•
a b = a · b// = a·b
→
φ = 90°
b
→
→
φ = 180°
→ →
•
a b = a · b// = 0
a
b
→
a
→ →
•
a b = a · b// = – a·b
caso unidimensionale
Se tutti i vettori nel problema considerato hanno la
stessa direzione, il problema si semplifica notevolmente
(problema unidimensionale)
somma e differenza
di vettori
somma algebrica dei
corrispondenti moduli
prodotto scalare di
due vettori
Prodotto algebrico dei
corrispondenti moduli
algebra ordinaria delle grandezze scalari
Simbologia Matematica
=
~
=
≈ oppure ~
≠
> (<)
>> (<<)
≤ (≥ )
∝
|x|
∆x
-∆ x
uguale a
approssimativamente uguale a
circa uguale, dell’ordine di grandezza di
diverso da
maggiore (minore) di
molto maggiore (minore) di
maggiore (minore) o uguale
direttamente proporzionale a
modulo (o valore assoluto) di x
variazione (aumento) di x (xdopo-xprima)
diminuzione (o differenza) di x (xprima-xdopo)