In breve: una grandezza fisica è una proprietà misurabile espressa da numero e unità. Il Sistema Internazionale (SI) definisce sette grandezze fondamentali (metro, chilogrammo, secondo...) da cui derivano le altre. La notazione scientifica gestisce numeri molto grandi o piccoli.
Grandezze e unità di misura sono le fondamenta di Fisica: senza queste basi ogni problema rischia di crollare.
Le grandezze fisiche
Una grandezza fisica è tutto ciò che si può misurare: si esprime con un numero e un'unità di misura. Alcune sono scalari (massa, tempo, temperatura), altre vettoriali (velocità, forza), definite anche da direzione e verso. Distinguere i due tipi è essenziale per impostare i problemi.
Il Sistema Internazionale
Il Sistema Internazionale (SI) fissa sette grandezze fondamentali; tutte le altre sono derivate, ottenute combinandole. L'analisi dimensionale, che controlla la coerenza delle unità, è un potente strumento di verifica: se le dimensioni non tornano, la formula è sbagliata.
| Grandezza | Unità | Simbolo |
|---|---|---|
| Lunghezza | metro | m |
| Massa | chilogrammo | kg |
| Tempo | secondo | s |
| Corrente elettrica | ampere | A |
| Temperatura termodinamica | kelvin | K |
| Quantità di sostanza | mole | mol |
| Intensità luminosa | candela | cd |
Grandezze derivate
Tutte le altre grandezze sono derivate: si ottengono combinando le sette fondamentali, e la loro unità si legge direttamente dalla formula che le definisce. È il motivo per cui l'analisi dimensionale funziona come controllo — se l'unità del risultato non torna, la formula usata è sbagliata.
| Grandezza | Unità | In unità fondamentali |
|---|---|---|
| Velocità | m/s | m · s⁻¹ |
| Accelerazione | m/s² | m · s⁻² |
| Forza | newton (N) | kg · m · s⁻² |
| Energia, lavoro, calore | joule (J) | kg · m² · s⁻² |
| Potenza | watt (W) | kg · m² · s⁻³ |
| Pressione | pascal (Pa) | kg · m⁻¹ · s⁻² |
| Carica elettrica | coulomb (C) | A · s |
Notazione scientifica e conversioni
La notazione scientifica scrive i numeri come un valore tra 1 e 10 per una potenza di dieci (es. 3×10⁸ m/s): indispensabile per grandezze molto grandi o molto piccole e per contare le cifre significative. Le conversioni tra unità si fanno con i prefissi, e conoscerli a memoria vale più di qualsiasi formula: sono la scala su cui si muovono tutte le unità di misura.
| Prefisso | Simbolo | Fattore |
|---|---|---|
| giga | G | 10⁹ |
| mega | M | 10⁶ |
| kilo | k | 10³ |
| etto | h | 10² |
| deca | da | 10¹ |
| deci | d | 10⁻¹ |
| centi | c | 10⁻² |
| milli | m | 10⁻³ |
| micro | µ | 10⁻⁶ |
| nano | n | 10⁻⁹ |
Si legge in due direzioni: da un'unità grande a una piccola si moltiplica, al contrario si divide. Un chilometro sono 10³ metri; un milligrammo è 10⁻³ grammi. Sulle aree e sui volumi il fattore va elevato: 1 m² sono 10⁴ cm², non 10², ed è l'errore di conversione più comune ai test.
Domande frequenti
Cos'è una grandezza fisica?
È una proprietà misurabile di un fenomeno o di un corpo, come lunghezza, tempo o massa. Ogni grandezza si esprime con un numero e un'unità di misura; alcune sono scalari, altre vettoriali.
Cosa sono le grandezze fondamentali del SI?
Sono le sette grandezze base del Sistema Internazionale da cui derivano tutte le altre: lunghezza (m), massa (kg), tempo (s), corrente elettrica (A), temperatura (K), quantità di sostanza (mol) e intensità luminosa (cd).
Che differenza c'è tra grandezze fondamentali e derivate?
Le fondamentali sono definite in modo indipendente; le derivate si ottengono combinando le fondamentali. Per esempio la velocità (m/s) deriva da lunghezza e tempo, la forza (newton) da massa, lunghezza e tempo.
Cos'è la notazione scientifica?
È un modo di scrivere i numeri come prodotto di un numero tra 1 e 10 per una potenza di dieci, ad esempio 3×10⁸. Serve a gestire con comodità valori molto grandi o molto piccoli e a contare le cifre significative.
Come si convertono le unità di misura?
Moltiplicando per opportuni fattori di conversione basati sui prefissi (kilo, centi, milli...). L'analisi dimensionale aiuta a controllare che l'unità del risultato sia coerente con la formula usata.
Perché partire da grandezze e unità di misura?
Perché sono la base di tutta la fisica: sbagliare un'unità o una conversione compromette qualsiasi problema. Conviene consolidarle prima di affrontare cinematica, dinamica ed energia.