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Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino
Le scienze naturali
Osservare la Terra e la materia
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Le misure
della Terra
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Lezione 1
L’osservazione
della materia
e le misure
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1. Proprietà misurabili: le grandezze /1
Quando conduciamo un esperimento o osserviamo un
fenomeno naturale, la parte di mondo materiale che si sta
esaminando è chiamata sistema, mentre tutto ciò che
circonda il sistema e può interagire con esso è detto
ambiente.
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1. Proprietà misurabili: le grandezze /2
I corpi e i materiali hanno proprietà misurabili
chiamate grandezze, per ciascuna delle
quali è stata stabilita una specifica unità di
misura.
Il cronometro, il metro e il tester
(o multimetro) sono strumenti
usati per misurare diverse
grandezze.
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2. Il Sistema Internazionale delle unità
di misura /1
Il Sistema Internazionale (SI) definisce le unità di misura di
sette grandezze fondamentali.
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2. Il Sistema Internazionale delle unità
di misura /2
Tutte le altre proprietà misurabili sono grandezze derivate,
perché le loro unità di misura si ricavano mediante relazioni
tra le unità di misura fondamentali.
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3. I multipli delle unità di misura e la
notazione scientifica /1
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3. I multipli delle unità di misura e la
notazione scientifica /2
Le unità di misura del SI hanno multipli e sottomultipli su scala
decimale.
Un dato numerico espresso in notazione scientifica è scritto
come prodotto tra un numero (compreso tra 1 a 10) e una
potenza di 10.
distanza Terra-Luna = 3,844 x 105 km
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Lezione 2
Massa, volume,
densità
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4. Le grandezze intensive ed
estensive
Le grandezze intensive non dipendono dalle dimensioni del
corpo; le grandezze estensive variano al variare delle
dimensioni del corpo. Massa e volume sono grandezze
estensive, la densità è intensiva.
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5. La massa dipende dalla quantità di
materia
La massa (m) di un corpo
esprime la sua inerzia; l’unità di
misura è il kilogrammo (kg).
La massa dipende solo dalla
quantità di materia del corpo.
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6. Il volume di un corpo può variare
Il volume (V) corrisponde allo spazio occupato da un corpo.
Si esprime in metri cubi (m3) o in litri (L):
1 L=1 dm3 ; 1 m3 =1000 L.
Grazie a una serie
di recipienti
standard è possibile
misurare il
volume di liquidi,
solidi e gas.
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7. La densità dipende dalla
composizione del corpo
La densità (d) è il rapporto tra la massa e il volume (d = m/V);
si esprime in kg/m3 . Varia da materiale a materiale e si
modifica in relazione alla temperatura e allo stato fisico.
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Lezione 3
Energia
e temperatura
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8. Scambio di energia tra corpi e
ambiente
L’energia è la capacità di compiere un lavoro o produrre
luce e calore, si può presentare in forme diverse e può
essere ceduta o acquistata da un corpo.
La sua unità di misura è il joule (J).
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9. La temperatura misura lo stato
termico di un corpo
La temperatura è la grandezza che
esprime lo stato termico di un corpo,
cioè la sua capacità di scambiare
calore.
L’unità di misura è il kelvin (K):
T (K) = t (°C) + 273,15.
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10. Il calore: energia in transito
Il calore è energia che si
trasferisce da un corpo a
temperatura maggiore verso
un corpo a temperatura
minore.
La stessa quantità di calore
provoca un incremento di
temperatura diverso in corpi
di composizione e massa
differenti.
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Lezione 4
I dati fisici
e la forma
della Terra
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11. Le dimensioni della Terra
La Terra è un corpo celeste con massa e volume relativamente
piccoli, ma densità elevata. La temperatura superficiale media
è favorevole per la vita e per mantenere liquida l’acqua
dell’idrosfera.
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12. La forma della Terra e gli elementi
di riferimento
La Terra ruota su se stessa
e ha una forma quasi
sferica, rappresentata dal
geoide.
Elementi geografici di
riferimento sono l’asse di
rotazione, i poli N e S e
l’equatore.
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13. Il sistema delle coordinate
geografiche /1
La posizione di un punto sulla superficie terrestre è determinata
mediante latitudine e longitudine, dette coordinate geografiche.
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13. Il sistema delle coordinate
geografiche /2
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14. Osservare terra e cielo: il piano
dell’orizzonte
Sul piano dell’orizzonte, cioè il piano tangente alla superficie
terrestre in un dato luogo, è possibile identificare quattro punti
cardinali.
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Lezione 5
La forza
di gravità
sulla Terra
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15. La forza di gravità è l’attrazione
tra masse
La forza di gravità è l’attrazione
che si instaura tra due oggetti
dotati di massa.
È importante nel caso di corpi
celesti come la Terra perché
determina il peso dei corpi e
l’accelerazione (g) che subiscono
quando cadono.
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16. Sulla Terra tutti i corpi hanno un
peso
Il peso (P) di un corpo di massa m
misura la forza di gravità che lo
attira verso il centro del pianeta,
secondo la relazione P =mg.
Il valore medio dell’accelerazione
di gravità (g) sulla Terra è 9,8 m/s2.
L’unità di misura del peso
(e di tutte le forze) è il newton (N).
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17. Il peso non va confuso con la
massa
II valore dell’accelerazione di
gravità e quindi il peso di un
corpo diminuiscono dai poli
all’equatore e con l’altitudine.
Variano anche sui diversi corpi
celesti.
Il peso quindi non misura la
quantità di materia di un corpo.
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18. Anche l’aria pesa ed esercita
una pressione
La pressione (p) misura il rapporto tra
l’intensità di una forza perpendicolare a
una superficie e l’area della superficie
su cui essa agisce.
L’aria ha un peso ed esercita una
pressione variabile che dipende dalle
condizioni atmosferiche e dall’altitudine.
La pressione atmosferica si misura con i
barometri.
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