Fisica: Sistema Internazionale e Unità

Sistema Internazionale

• Settore di unità di misura: sette unità di base.
• Unità di misura principali: secondo (tempo), metro (lunghezza), mole (quantità di sostanza), ampere (corrente elettrica), candela (intensità luminosa), chilogrammo (massa).
• Unità derivate comuni: Newton (forza), Pascal (pressione), Joule (energia), Watt (potenza), Hertz (frequenza), metro cubo e litro (volume).

Forza e Peso

• Formula della forza: F = m × a (massa per accelerazione).
• Peso calcolato come: Peso = massa × accelerazione di gravità (g = 9,81 m/s²).
• Conversioni pratiche: 1 kg = 9,81 N, 1 N = 102 g.

Pressione

• Definizione: pressione è la forza esercitata perpendicolarmente su un'area.
• Formula: P = F/A (pressione = forza/area).
• Unità di misura: 1 Pa = 1 N/m² (equivalente a 102 g/m²).
• Conversioni:
  • 1 Atm = 101325 Pa ≈ 100 kPa
  • 1 Atm = 1 Bar
  • 1 Atm = 760 mmHg = 760 Torr
  • 1 Torr = 1 mmHg
  • 1 Atm = 1020 cm H₂O = 14,5 psi
  • 1 kPa = 7,5 mmHg.

Pressione Assoluta e Relativa

• Pressione assoluta = pressione relativa + pressione atmosferica.
• Esempio: bombola di ossigeno a 137 bar ha pressione assoluta di 138 bar.
• Misurazione della pressione arteriosa è relativa, quindi si azzera la pressione atmosferica.

Flusso

• Definizione: quantità di fluido che passa in un punto nell'unità di tempo.
• Tipi di flusso: laminare e turbolento.
• Flusso laminare: velocità doppia al centro rispetto alle pareti; praticamente nessun flusso agli angoli.
• Equazione di Poiseuille: flusso volumetrico (Q) è proporzionale alla differenza di pressione e al quarto potere del raggio del tubo, inversamente proporzionale alla viscosità e alla lunghezza del tubo.

Flusso Turbolento

• Flusso turbolento avviene con maggiore velocità e resistenza.
• Numero di Reynolds determinante: >4000 è turbolento, transizione tra 2000 e 4000.
• L’elio (He) diminuisce la densità e il numero di Reynolds, utile per condizioni come l'asma.
• Flusso critico per tubi di 8 mm definito >8 l/min.

Legge di Laplace

• Per cilindri: P = T / r; per sfere: P = 2T / r.
• Importanza: un aneurisma tende a ingrandirsi in base a questa legge.

Principio di Bernoulli

• In fluidodinamica, velocità di fluido incomprimibile aumenta in zone più strette accelerando a discapito della pressione.
• Effetto Venturi: costrizione nel tubo riduce pressione e aumenta velocità.

Effetto Coanda

• Tendenza di un fluido a essere attratto a una superficie vicina, influenzando il comportamento del flusso.

Leggi dei Gas

• Legge di Boyle: a temperatura costante, pressione per volume è costante (pV = C).
• Applicazione pratica: esempio pratico per il calcolo di volume in una bombola.
• Limitazioni: non applicabile per gas liquefatti come CO₂ e NO₂.

Legge di Charles

• A pressione costante, volume è direttamente proporzionale alla temperatura (V = CT).
• Esempi di convezione: aria calda sale vicino al corpo.

Legge di Gay-Lussac

• A volume costante, pressione assoluta è proporzionale alla temperatura assoluta (P1/T1 = P2/T2).
• Rischio di esplosione in bombole a temperature elevate; riempimento limitato nei paesi tropicali a 67%.

Legge dei Gas Ideali

• Formula combinata: PV = nRT (P: pressione, V: volume, n: numero di moli, R: costante dei gas, T: temperatura).
• Condizioni standard: temperatura 0°C (273 K) e pressione 1 Atm.

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