Quantità fondamentali e derivate
La sperimentazione è un aspetto fondamentale della fisica e di altre scienze fisiche. Teorie e altre ipotesi sono verificate e stabilite come verità scientifica per mezzo di esperimenti condotti. Le misurazioni sono parte integrante degli esperimenti, in cui le grandezze e le relazioni tra le diverse grandezze fisiche vengono utilizzate per verificare la verità della teoria o dell'ipotesi verificata.
Ci sono insiemi molto comuni di grandezze fisiche che vengono spesso misurate in fisica. Queste quantità sono considerate per convenzione come quantità fondamentali. Usando le misurazioni per queste grandezze e le relazioni tra di esse, si possono ricavare altre grandezze fisiche. Queste quantità sono note come quantità fisiche derivate.
Quantità Fondamentali
Un insieme di unità fondamentali è definito in ogni sistema di unità e le quantità fisiche corrispondenti sono chiamate quantità fondamentali. Le unità fondamentali sono definite in modo indipendente e spesso le quantità sono direttamente misurabili in un sistema fisico.
In generale, un sistema di unità richiede tre unità meccaniche (massa, lunghezza e tempo). È necessaria anche un'unità elettrica. Anche se l'insieme di unità di cui sopra può essere sufficiente, per comodità poche altre unità fisiche sono considerate fondamentali. cgs (centimetro-grammo-secondo), m.k.s (metro-chilogrammo secondo) e f.ps (piedi-libbra-secondo) sono sistemi precedentemente utilizzati con unità fondamentali.
Il sistema di unità SI ha sostituito gran parte dei vecchi sistemi di unità. Nel sistema di unità SI, per definizione, le seguenti sette grandezze fisiche sono considerate grandezze fisiche fondamentali e le loro unità come unità fisiche fondamentali.
| Quantità | Unità | Simbolo | Dimensioni |
| Lunghezza | Metro | m | L |
| Messa | Chilogrammo | kg | M |
| Tempo | Secondi | s | T |
| Corrente elettrica | Ampere | LA | |
| Temp. Termodinamica | Kelvin | K | |
| Quantità di sostanza | Talpa | mol | |
| Intensità luminosa | Candela | cd |
Quantità derivate
Le quantità derivate sono formate dal prodotto delle potenze delle unità fondamentali. In altre parole, queste quantità possono essere derivate utilizzando le unità fondamentali. Queste unità non sono definite in modo indipendente; dipendono dalla definizione di altre unità. Le quantità associate alle unità derivate sono dette quantità derivate.
Ad esempio, considera la quantità vettoriale della velocità. Misurando la distanza percorsa da un oggetto e il tempo impiegato, è possibile determinare la velocità media dell'oggetto. Pertanto, la velocità è una quantità derivata. La carica elettrica è anche una quantità derivata dove è data dal prodotto del flusso di corrente e del tempo impiegato. Ogni quantità derivata ha unità derivate. Si possono formare quantità derivate.
| Quantità fisica | Unità | Simbolo | ||
| angolo piano | Radiante (a) | rad | – | m·m-1 =1 (b) |
| angolo pieno | Steradiante (a) | sr (c) | – | m2·m-2 =1 (b) |
| frequenza | Hertz | Hz | – | s-1 |
| forza | Newton | N | – | m·kg·s-2 |
| pressione, stress | Pascal | Pa | N/m2 | m-1·kg·s-2 |
|
energia, lavoro, quantità di calore |
Joule | J | N·m | m2·kg·s-2 |
| potenza, flusso radiante | Watt | W | J/s | m2·kg·s-3 |
| carica elettrica, quantità di elettricità | Coulomb | C | – | A·s |
| differenza di potenziale elettrico, forza elettromotrice | Volt | V | C/LA | m2·kg·s-3·LA-1 |
| capacità | Farad | Fa | C/V | m-2·kg-1·s4·LA 2 |
| resistenza elettrica | Ohm | V/LA | m2·kg·s-3·LA-2 | |
| conduttanza elettrica | Siemens | S | A/V | m-2·kg-1·s3·LA 2 |
| flusso magnetico | Weber | Vb | V·s | m2·kg·s-2·LA-1 |
| densità del flusso magnetico | Tesla | T | B/m2 | kg·s-2·LA-1 |
| induttanza | Enrico | H | Wb/LA | m2·kg·s-2·LA-2 |
| Temperatura Celsius | Gradi Celsius | °C | – | K |
| flusso luminoso | Lumen | lm |
cd·sr (c) |
m2·m-2·cd=cd |
| illuminazione | Lux | lx | lm/m2 | m2·m-4·cd=m-2·cd |
| attività (di un radionuclide) | Becquerel | Bq | – | s-1 |
| dose assorbita, energia specifica (impartita), kerma | Grigio | Gy | J/kg | m2·s-2 |
| dose equivalente (d) | Sievert | Sv | J/kg | m2·s-2 |
| attività catalitica | Katal | kat | s-1·mol | |
Qual è la differenza tra le quantità fondamentali e derivate?
• Le quantità fondamentali sono le quantità di base di un sistema di unità e sono definite indipendentemente dalle altre quantità.
• Le quantità derivate si basano su quantità fondamentali e possono essere date in termini di quantità fondamentali.
• Nelle unità SI, alle unità derivate vengono spesso dati nomi di persone come Newton e Joule.
