INTRODUZIONE AL CORSO DI FISICA

TEORIA

 

Compito della fisica è l'indagine delle relazioni fra le cause e gli effetti nei fenomeni naturali che non implichino trasformazioni di materia (leggi), la loro traduzione in termini matematici (formule) e la successiva applicazione delle leggi e delle formule all'interpretazione del comportamento della natura.

Attenendosi al programma di un'analisi quantitativa dei fenomeni naturali, la fisica prende in esame solo quelle classi di grandezze fra le quali sia possibile stabilire un criterio di confronto, di somma e definire un'unità di misura.

Nell'insieme delle grandezze fisiche se ne assumono alcune come fondamentali; si definisce per esse l'unità di misura e poi da queste si deriva l'unità di misura di tutte le altre che vengono dette perciò derivate.

La scelta delle grandezze fondamentali e delle unità di misura determina le caratteristiche dei sistemi di unità di misura (SI, CGS, …). In tutti i sistemi finora proposti, due grandezze compaiono sempre come fondamentali: la lunghezza e il tempo.

Unità di misura della lunghezza nel sistema SI è il metro (m), nel sistema CGS il centimetro (cm). Unità di misura del tempo nei sistemi SI e CGS è il secondo (s).

Le relazioni esistenti fra le unità di misura delle grandezze che compaiono in una relazione fisica vengono chiamate equazioni dimensionali; esse godono del principio d'omogeneità.

Le grandezze fisiche si distinguono ulteriormente in scalari e vettoriali. Sono scalari le grandezze caratterizzate completamente da un numero e dalla sua unità di misura. Sono vettoriali le grandezze caratterizzate completamente da una direzione, da un verso e da un'intensità o modulo.

Un'ulteriore specificazione di una grandezza vettoriale è costituita dalla definizione, non sempre necessaria, del suo punto d'applicazione. La rappresentazione grafica di una grandezza vettoriale è un segmento frecciato, chiamato vettore, il cui orientamento ne rappresenta la direzione, la cui lunghezza, riferita ad un segmento unitario, coincide con il suo modulo o intensità e la cui freccia ne individua il verso. Le operazioni con le grandezze scalari obbediscono all'algebra ordinaria, mentre quelle con le grandezze vettoriali obbediscono all'algebra vettoriale.

Anche in fisica si utilizzano relazioni matematiche di proporzionalità diretta (y = ax), inversa (xy = a), parabolica (y = ax²), logaritmica (y = logx), etc. Di grande utilità è la rappresentazione grafica di tali relazioni che si effettua nei diagrammi.

La fisica più recente ha posto in evidenza l'impossibilità di esprimere la misura di una grandezza fisica con precisione infinita o, almeno, indefinita. Particolari tecniche di misura permettono soltanto di accordarsi sul valore più attendibile di una grandezza fisica corredandolo dell'errore da cui è affetta.