Sommario
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Gli esercizi sono proposti in forma di quesiti a risposta multipla o a completamento, secondo una progressione che parte dai richiami essenziali e conduce a problemi misti. La scelta di tali formati ha l’obiettivo di preparare lo studente alle prove di Fisica del semestre filtro per i corsi di Medicina e Chirurgia, Odontoiatria e Protesi dentaria e Medicina veterinaria dell’a.a. 2026/2027. Per i contenuti si assume come riferimento il Syllabus di Fisica pubblicato dal Ministero dell’Università e della Ricerca nel 2026 [1, 2].
A ciascun testo corrisponde una soluzione ragionata nella sezione finale. Nei passaggi vengono distinti con cura il simbolo della grandezza, la sua dimensione fisica e l’eventuale unità di misura, così da evitare le confusioni più frequenti.
Autori e revisori
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Revisori: Valerio Brunetti e Sergio Messina.
Notazioni
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| Simbolo | Significato | Indice | Dimensione | Unità SI |
| posizione o spostamento | nessuno | |||
| tempo | nessuno | |||
| massa | nessuno | |||
| velocità o suo modulo | nessuno | |||
| accelerazione | nessuno | |||
| forza o suo modulo | nessuno | |||
| lavoro | nessuno | |||
| energia cinetica | ||||
| costante elastica | ||||
| conducibilità termica | ||||
| numero d’onda | ||||
| densità lineare di massa | ||||
| portata volumetrica | ||||
| costante di Stefan–Boltzmann |
Introduzione
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Essa consente di verificare la coerenza delle equazioni, riconoscere relazioni plausibili e individuare rapidamente eventuali errori di impostazione o di calcolo. Non si tratta, quindi, di un procedimento puramente formale né di un sostituto delle leggi fisiche, ma di un metodo di ragionamento che favorisce una comprensione più profonda della loro struttura.
Per acquisirne piena padronanza è essenziale esercitarsi con continuità, imparando a distinguere correttamente grandezze fisiche, dimensioni e unità di misura. Gli esercizi proposti guidano lo studente nell’applicazione progressiva di questi concetti a situazioni di difficoltà crescente. Le soluzioni commentate rendono espliciti i passaggi logici e mostrano come integrare l’analisi dimensionale nella risoluzione dei problemi.
La finalità della dispensa è fornire strumenti operativi indispensabili sia per comprendere la teoria sia per affrontare gli esercizi con maggiore consapevolezza e sicurezza. Le competenze così sviluppate costituiranno una base comune per lo studio dei diversi argomenti trattati nelle successive dispense della serie.
Richiami di teoria
Dimensione fisica e unità di misura.
dove è la dimensione di una lunghezza e
è la dimensione di un tempo.
La dimensione non coincide con l’unità di misura. La velocità ha dimensione qualunque sia l’unità impiegata; può essere espressa in
(metri al secondo), in
(chilometri orari) oppure in altre unità compatibili. Il cambio di unità modifica il valore numerico, non la dimensione.
Nel Sistema Internazionale si possono associare alle sette grandezze fondamentali i simboli dimensionali riportati di seguito.
| Grandezza fondamentale | Simbolo dimensionale | Unità SI |
| Massa | chilogrammo, | |
| Lunghezza | metro, | |
| Tempo | secondo, | |
| Intensità di corrente elettrica | ampere, | |
| Temperatura termodinamica | kelvin, | |
| Quantità di sostanza | mole, | |
| Intensità luminosa | candela, |
Regole di calcolo con le dimensioni.
Se , si ha invece
Una potenza agisce anche sugli esponenti dimensionali:
Somme e differenze richiedono più attenzione. Due termini possono essere sommati soltanto se hanno la stessa dimensione e un significato fisico compatibile. Un’espressione come non rappresenta una grandezza fisica, perché mette insieme una lunghezza e un tempo. La sola uguaglianza dimensionale non è sufficiente: energia e momento torcente, per esempio, hanno la stessa formula dimensionale, ma non sono per questo grandezze direttamente sommabili.
Dimensioni di alcune grandezze derivate.
In ambito elettrico risultano utili anche
Le dimensioni di tutte queste grandezze sono riassunte in queste tabelle per comodità, ma verranno via via ricavate nei vari esercizi.
Principio di omogeneità dimensionale.
Per esempio, nella legge oraria del moto rettilineo uniformemente accelerato
la grandezza è la posizione al tempo
,
è la posizione iniziale,
è la velocità iniziale,
è l’accelerazione costante e
è il tempo trascorso dall’istante iniziale; il pedice
indica il valore iniziale. Ogni termine ha dimensione di una lunghezza. Infatti
L’analisi dimensionale può mostrare immediatamente che una formula è dimensionalmente incompatibile (Nota: Ad esempio,
se da un calcolo risultasse
invece di
, ciò costituirebbe una chiara prova di un errore nelle derivazioni.), ma non dimostra da sola che una formula omogenea sia fisicamente corretta. Non permette inoltre di determinare fattori numerici puri, come
o
, un segno oppure, più in generale, funzioni di gruppi adimensionali.
Argomenti di funzioni elementari.
l’argomento deve essere adimensionale. Qui
indica il tempo e
è un parametro temporale costante; pertanto
Nella funzione
è l’ampiezza della grandezza oscillante,
è la pulsazione,
è il tempo e
è la fase iniziale. L’argomento
deve essere adimensionale; pertanto
e
. Anche l’angolo piano, quando è espresso in radianti, è trattato dimensionalmente come un numero puro.
Dimensioni di costanti e parametri.
segue che
La costante elastica si misura quindi in , unità equivalente a
.
Ricostruzione di una legge mediante l'analisi dimensionale.
dove è un fattore adimensionale e
,
e
sono esponenti reali incogniti da determinare mediante il confronto dimensionale. Sostituendo le dimensioni delle grandezze e confrontando gli esponenti delle dimensioni fondamentali si ottiene un sistema algebrico per
,
e
.
Il metodo consente di individuare una forma dimensionalmente compatibile quando le variabili scelte sono sufficienti e indipendenti. Rimangono però indeterminati i fattori numerici e le eventuali funzioni di gruppi adimensionali, che devono essere ricavati dalla teoria oppure dai dati sperimentali.
Proporzionalità e variazioni relative.
indicando con il nuovo valore di
dopo che
è stata moltiplicata per
e
è stata raddoppiata, allora
Questi confronti evitano spesso calcoli numerici inutili e sono frequenti nei quesiti a risposta multipla.
Esercizi
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