Capitolo Le grandezze

Le dimensioni delle grandezze

Calcoli dimensionali

In fisica è spesso utile sapere qual è la relazione tra una certa grandezza fisica e le grandezze fondamentali attraverso cui essa è definita.

Le dimensioni fisiche di una grandezza indicano in quale modo essa è ottenuta a partire dalle grandezze fondamentali.

Il caso più semplice è quello di grandezze come la distanza s tra due punti, l’altezza h di un palo, la profondità p di un mobile: tutte queste quantità, benché differenti tra loro dal punto di vista pratico, sono esempi diversi di lunghezza. Ciò si esprime attraverso la notazione:

[s] = [h] = [p] = [l],

che, a parole, si legge: «la distanza, l’altezza e lo spessore hanno le dimensioni fisiche di una lunghezza».

La scrittura […] (tra parentesi quadre) significa «dimensioni fisiche di…» e quindi la dimensione fisica della lunghezza si indica con il simbolo [l].

Le dimensioni fisiche delle grandezze fondamentali che già conosciamo sono:

  • [t] dimensione fisica di una durata (o del tempo);
  • [l] dimensione fisica della lunghezza;
  • [m] dimensione fisica della massa.

Un numero puro (come il numero 14, oppure π) non ha dimensioni fisiche, perché non è una grandezza. Nei calcoli dimensionali, come quelli che eseguiremo tra poco, i numeri puri si trascurano.

Per trovare le dimensioni fisiche dell’area si può utilizzare una qualunque delle formule attraverso cui la calcoliamo. Per esempio, nel caso del triangolo (figura 5) abbiamo

\[A= \frac{1}{2}bh;\]

allora le dimensioni fisiche dell’area sono:

\[\left[ A \right] = \left[ {\frac{1}{2}bh} \right] = \left[ {\frac{1}{2}} \right]\left[ b \right]\left[ h \right] = \left[ b \right]\left[ h \right] = \left[ {\rm{l}} \right]\left[ {\rm{l}} \right] = \left[ {{{\rm{l}}^2}} \right].\]

L’area ha le dimensioni fisiche di una lunghezza al quadrato, visto che sia la base del triangolo che la sua altezza sono delle lunghezze.

Troviamo per esempio le dimensioni fisiche della velocità, utilizzando la formula (3):

\[\left[ v \right] = \left[ {\frac{s}{t}} \right] = \frac{{\left[ s \right]}}{{\left[ t \right]}} = \frac{{\left[ {\text{l}} \right]}}{{\left[ {\text{t}} \right]}} = \left[ {{\text{l}} \ ·{{\text{t}}^{{\text{ - }}1}}} \right].\]

La velocità ha le dimensioni fisiche di una distanza divisa per un tempo (o di una distanza per un tempo elevato alla meno uno).

Nella tabella a lato trovi le dimensioni fisiche di alcune grandezze.

Grandezza Dimensione
Area [A ] = [l2]
Volume [V ] = [l3]
Densità [d ] = [m · l-3]
Velocità [v ] = [l · t-1]
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Figura 5

L’area di un triangolo è data dalla metà del prodotto della sua base b per l’altezza h.

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