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Conversione delle unità di misura

Introduciamo il concetto di Misure:
In fisica, un'unità di misura è una quantità prestabilita che viene utilizzata come riferimento condiviso per la misura di quella grandezza.
Facciamo un pò di storia: in passato per misurare una stessa grandezza sono spesso state definite svariate unità di misura a seconda del luogo geografico, del contesto sociale o altro ancora: una massa, ad esempio, può essere misurata in grammi oppure in libbre.
Queste si sono evolute nel tempo, perciò le unità di misura usate dai Romani si sono tramandate tanto che l'Impero Britannico le ereditò.
In fisica le unità di misura richiedono una definizione chiara e univoca per essere utili: solo così diventa possibile ottenere la riproducibilità dei risultati sperimentali che è alla base del metodo scientifico.
Con la Rivoluzione francese si soppiantarono i vecchi sistemi di misura con il sistema metrico decimale MKS. Le sue unità di misura erano infatti metro, chilogrammo e secondo. Mentre il sistema CGS lavora con centimetro, grammo, secondo.
Tutt'oggi non si sono uniformate del tutto, rimangono ancora differenti unità di misura in circolazione vediamole:

• Misure di Lunghezza: …

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La Lunghezza
L'unità di misura standard del Sistema Internazionale è il metro la cui definizione teorica approvata a Parigi nel 26 marzo 1791 era 1/10.000.000 dell'arco di meridiano terrestre compreso fra il polo nord e l'equatore che passava per Parigi (il cosiddetto meridiano di Parigi). Ma non era abbastanza veritiero.
Nel 1799 venne creato il primo campione standard in platino iridio, che non risentiva delle dilatazioni dovute alla temperatura.
Successivamente a Parigi nel 1983, il metro venne ridefinito come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/299.792.458 di secondo, assumendo che la velocità della luce nel vuoto è pari a c = 299.792.458 m/s.

• Per i Romani:

• dito o pollice: La distanza misurata con il pollice.

• oncia: Il termine fu introdotto dagli antichi greci, i quali, avendo un sistema a base duodecimale, indicarono con questo termine una grandezza minima corrispondente alla dodicesima parte di una unità, sia come lunghezza sia come peso.

• mano: La distanza misurata con una mano.

• palmo o spanna: La distanza che intercorre tra la punta del pollice e quella del mignolo della mano distesa e con le dita allargate quanto più possibile.

• piede: La distanza misurata con un piede.

• cubito o gomito: La distanza misurata dal gomito alla punta delle dita.

• passo semplice: La distanza misurata da un passo.

• passo doppio: La distanza misurata da un passo doppio.

• pertica: La distanza misurata da una Stanga o Bastone di legno piuttosto lungo.

• stadio: Nell'antica Grecia, un'unità di misura di lunghezza pari a seicento piedi, tradizionalmente stabilita da Ercole quando misurò lo Stadio di Pisa.

• miglio: La parola miglio deriva dall'espressione latina milia passuum ovvero "migliaia di passi", che nell'Antica Roma denotava l'unità pari a mille passi (1 passo è pari a circa 1,48 metri).

• lega: La distanza che una persona, o un cavallo, poteva percorrere al passo in un'ora di tempo (a seconda dei luoghi una grandezza variabile tra i 4 e i 6 chilometri).

• Per il Sistema imperiale britannico:

• linea o line: corrispondente a 0,635 mm e 1 linea = 12 punti.

• pollice o inch: corrispondente a 25,4 mm e 1 pollice = 12 linee.

• mano o hand: corrispondente a 101,6 mm.

• spanna o span: corrispondente a 228,6 mm.

• piede o foot: corrispondente a 304,8 mm e 1 piede = 12 pollici.

• gomito o cubito: corrispondente a 457,2 mm.

• iarda o yard: corrispondente a 3 piedi = 914,4 mm.

• braccio o fathom: equivalente a 1,828 metri, corrispondenti all'apertura massima delle braccia di un uomo e corrispondente a 2 iarde = 1,8288 m.

• barra, pertica o rod, pole, perch: corrispondente a 5,0292 m.

• catena o chain: corrispondente a 20,1168 m.

• furlong o furlong: corrispondente a 201,168 m.

• miglio terrestre o statute mile: corrispondente a 1760 iarde = 1 609,344 m.

• Per il Sistema Metrico Decimale:

• millimetro: corrispondente a 1 mm.

• centimetro: corrispondente a 10 mm.

• decimetro: corrispondente a 100 mm.

• metro: corrispondente a 1000 mm.
  

• decametri: corrispondente a 10.000 mm.

• ettometri: corrispondente a 100.000 mm.

• kilometri: corrispondente a 1.000.000 mm.

Vediamo qualche esempio di conversione:

Conversione dal Sistema Inglese a Sistema Metrico Decimale:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Pollice Mano Spanna Piede Gomito o Cubito Yarda Braccio Pertica Miglio   A Millimetri Centimetri Decimetri Metri Decametri Ettometri Kilometri    




Conversione dal Sistema Metrico Decimale a Sistema Inglese:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Millimetri Centimetri Decimetri Metri Decametri Ettometri Kilometri   A Pollice Mano Spanna Piede Gomito o Cubito Yarda Braccio Pertica Miglio    

• Per il Sistema Metrico Decimale Sottomultipli:

• micrometro o micron μm: corrispondente a 10^-6 m ovvero al diametro di un microbo.

• nanometro nm: corrispondente a 10^-9 m ovvero alla grandezza degli elementi dei microprocessori.

• angstrom Å: corrispondente a 10^-10 m ovvero al diametro di un atomo di ossigeno.

• picometro pm: corrispondente a 10^-12 m ovvero alla lunghezza d'onda dei raggi gamma.
  

• femtometro o fermi fm: corrispondente a 10^-15 m ovvero al raggio del protone o neutrone.

• attometro am: corrispondente a 10^-18 m ovvero alla grandezza del quark.

Vediamo qualche esempio di conversione:

Conversione dal Sistema Metrico Decimale Sottomultipli:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Metri Centimetri Millimetri Micrometro Nanometro Angstrom Picometro Femtometro Attometro  


Metri	Decimetri	Centimetri	Millimetri	Micrometro
Nanometro	Angstrom	Picometro	Femtometro	Attometro




• Per il Sistema Astronomico: …

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  • L'unità astronomica au: che rappresenta circa la distanza tra Terra-Sole equivale a 149.597.870.700 m, ovvero 150 milioni di km.

  • Anno Luce yl o al: definita come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto nell'intervallo di un anno.
    Sapendo che la velocità della luce nel vuoto c è pari a 299.792,458 chilometri al secondo (km/s).
           1 al = 299.792,458 km/sec. * 60 sec. * 60 min. * 24 ore * 365,25 giorni = 9.461 miliardi di chilometri circa. Ovvero a 9.460.730.472.581 km.
    Di conseguenza abbiamo che 1 al = 9.461*10⁹ / 149,6*10⁶ ≈ 63.240 UA.

  • Parsec pc: è un'unità di lunghezza usata in astronomia, e corrisponde a circa 3,26 anni luce, cioè 3,0856775814672x10¹³ km.
    Il nome deriva da Parallasse di un Secondo d'arco, ed è definito come la distanza dalla Terra o dal Sole di una stella che ha una parallasse annua di 1 secondo d'arco. Vediamo cos'è:

    • 1 grado = 60 primi

    • 1 primo = 60 secondi

    • 1 secondo = 1/3600 di grado.

    Considerando il cerchio con centro in A e raggio d vediamo l'immagine:
    
    La trigonometria ci insegna che in un triangolo rettangolo, la misura di un cateto è uguale a quella dell'altro cateto per la tangente dell'angolo opposto.
    Quindi indicando con SA la distanza Sole-StellaA e con ST quella Sole-Terra e con p l'angolo di parallasse si ha:
           SA = ST / tan(p)
           d = R / p
    Dato che:
           R = 1 AU
           p = 1" arcosecondo
    Abbiamo
           d = 1 AU / tan(1") ≈ 1 AU / 1"
    Abbiamo adesso un equazione espressa in gradi ma dobbiamo riportarla in radianti per semplicità di calcolo:
    Sappiamo che un angolo di 360°, in radianti misura 2π. Abbiamo la seguente proporzione:
           α° : α_rad = 360° : 2π
           α_rad = (α° * 2π) / 360°
    Sapendo che:
           α° = 1" = 1/(60*60)
    Sostituiamo all'equazione dei radianti ed otteniamo:
           α_rad = (1/(60*60) * 2π) / 360°
           α_rad = (1 * 2π) / 360° * (60*60)
    Adesso riportiamola all'equanzione originaria ponendo attenzione che α_rad si trova al deneminatore percò dobbiamo fare l'inverso di α_rad:
           d = 1 AU / 1" ≈ 360*60*60/2π AU ≈ 206.265 AU
    Sapendo che 1 anno luce corrisponde a 63.240 AU
           d = 206.265 AU / 63.240 AU ≈ 3,26 anni luce
    Nel nostro esempio d era proprio 1 parsec. Possiamo affermare che 1 pc corrisponde a 3,26 anni luce.
    

  Nome △▽ Stella o Pianeta o Satellite	Distanza in △▽ km	Distanza in △▽ Unità Astronomiche au	Distanza in △▽ Anni Luce al	Distanza in △▽ parsec	Descrizione
  Luna	384.400	0,0025	0,0000000380257		La sua luce riflessa per raggiungere la terra impiega 1,2 sec.
  Stella Sole	150.000.000	1	0,000015210282150733575		La sua luce per raggiungere la terra impiega 8 min e 19,8 sec.
  Stella Proxima Centauri nella costellazione di Alfa Centauri	40.141.879.384.906,625	268.331,89	4,243	1,3	La seconda stella più vicina a noi
  Stella Sirio nella costellazione del Cane Maggiore	81.360.567.235.069,27	543.861,8	8,6	2,6	La più brillante nel cielo notturno
  Stella Procione nella costellazione del Cane Minore	107.850.053.685.192,73	720.933,08	11,4	3,49
  Stella Altair nella costellazione dell'Aquila	158.274.684.830.641,03	1.058.000,92	16,73	5,13
  Stella Vega nella costellazione della Lira	236.513.276.150.327,5	1.580.993,6	25	7,76
  Stella Polluce nella costellazione dei Gemelli	319.576.739.883.234,2	2.136.238,56	33,78	10,35
  Stella Arturo nella costellazione del Boote o Bifolco	347.208.808.343.722,75	2.320.947,52	36,7	11,25
  Stella Bellatrix nella costellazione di Orione	2.270.527.455.531.080	15.177.538,59	240	73,58
  Stella Canopo nella costellazione della Carenae parte della Nave Argo	2.958.370.418.776.078,5	19.775.484,8	312,7	95,87
  Stella Polare nella costellazione dell'Orsa Minore	4.238.407.251.716.288	28.332.002,53	448	137,3
  Stella Antares nella costellazione dello Scorpione	5.241.244.681.809.874	35.035.556,70	554	169,85
  Stella Betelgeuse nella costellazione di Orione	6.054.739.879.920.234	40.473.436,23	640	196,22
  Stella Rigel nella costellazione di Orione	8.136.228.206.419.660	54.387.326,29	860	263,67
  Stella Deneb nella costellazione del Cigno	24.597.899.228.710.600	164.426.800,41	2.600	797,16

  Vediamo qualche esempio di conversione del Sistema Astronomico:

  Conversione del Sistema Astronomico:

  Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Km Unità Astronomica Secondo Luce Minuto Luce Ora Luce Giorno Luce Anno Luce Parsec   A Km Unità Astronomica Secondo Luce Minuto Luce Ora Luce Giorno Luce Anno Luce Parsec    

  Vediamo come applicare tutte le cose viste finora, ad esempio se volessimo calcolare il lato lungo di un Televisore che ha come unità di misura riportata solamente la diagonale espressa in pollici. Come possiamo fare? per la parte espressa in pollici abbiamo gli strumenti per calcolare in centimetri. Ma dalla diagonale o ipotenusa ottenere il lato maggiore o cateto, dobbiamo far ricorso al teorema di Pitagora: …

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  Conosciamo la diagonale del nostro televisore e la chiameremo d,
  il rapporto tra i due lati a/b = 16/9 (a lato lungo e b lato corto).
  
         d² = a² + b²
         a/b=16/9
  
  Scriviamo la seconda equazione in funzione di a:
  
         a = (16/9) * b
  
  Ora sostituiamo l'espressione precedente nella prima equazione:
  
         d² =(16/9 * b)² + b²
  
  Otteniamo
  
         d² = (256/81 * b²) + b²
  
  raggruppiamo
  
         d² = b² * ((256/81)+1)
  
  allora otteniamo
  
         b = √  d²/((256/81)+1)  
         a = 16/9 * √  d²/((256/81)+1)  
  
  

  
  
  

  Data la diagonale calcolare i lati della Televisione:

  Inserisci il valore della Diagonale o Ipotenusa: 1.0 Dimensione Schermo 4/3 16/9     

• Misure di Massa: …

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La Massa
L'unità di misura standard del Sistema Internazionale è il chilogrammo, mentre il sistema CGS è il grammo.
Storicamente il Grammo venne definito come la massa di un centimetro cubo (1*10^-6 m³) di acqua alla temperatura di 4 °C e a pressione atmosferica standard. Questa particolare temperatura venne scelta poiché per essa l'acqua possiede la sua massima densità.
Ed il chilogrammo venne definito come suo multiplo (1 kg = 1.000 g).
Tale definizione era difficile da realizzare accuratamente, anche poiché la densità dell'acqua è legata in parte alla pressione.
Per evitare questo problema, il chilogrammo venne ridefinito come la massa precisa di una particolare massa standard, un cilindro retto a base circolare che misura 39 mm in altezza e diametro, composto da una lega di platino e iridio.


• Per i Romani:

• chalco o chalcus: corrispondente a 1/48 di dracma ovvero 71 mg. È un'antica moneta di rame dell'Attica. Il valore del chalkus era pari all'ottava parte dell'obolo.

• siliqua o siliqua: corrispondente a 1/18 di dracma ovvero 189 mg. È il nome usato dai numismatici moderni per indicare una moneta romana d'argento del valore di 1/24 di solido.

• obolo o obolus: corrispondente a 1/6 di dracma ovvero 0,568 g. In greco significa "spiedo di ferro", che inizialmente era usato per il baratto delle merci) era nell'antica Grecia una piccola moneta divisionale con un valore di 8 Chalkus.

• scrupolo o scrupulum: corrispondente a 1/3 di dracma ovvero 1,136 g. Era un piccolo sasso e indicava un peso di 1/24 di oncia. Scrupoloso significa infatti esattissimo, di un'assoluta precisione.

• dracma o drachma: corrispondente a 1 dracma ovvero 3,408 g. Era il nome di una moneta dell'antica Grecia ed era un pugno di sei oboli.

• siclo o sicilico (shekel) sicilicus: corrispondente a 2 dracme ovvero 6,816 g. In uso anche nella Mesopotamia. Il termine deriva dal verbo ebraico "shaqal", che significa "pesare". L'uso di unità di peso come unità monetarie era comune nel mondo antico ne è rimasta traccia fino a oggi nel linguaggio: in inglese la parola pound indica sia la libbra sia la sterlina mentre in italiano le parole lira e libbra derivano entrambe dal latino libra, "bilancia". L'attuale moneta di Israele ha nome siclo (sheqel).

• oncia o uncia: corrispondente a 8 dracme ovvero 27,264 g. È un sottomultiplo dell'unità di misura principale è sinonimo di "piccola quantità".

• libbra o libra: corrispondente a 96 dracme ovvero 327,168 g. Il nome deriva dal latino libra ("bilancia"). Inoltre 1 libbra = 12 once.

• mina: corrispondente a 128 dracme ovvero 436,224 g. È un'antica moneta greca babilonese ed ebraica. Una mina ebraica era costituita da 50 sicli. Il talento era costituito da 60 mine. Il peso era tra i 500 e gli 800 grammi.

• Per il Sistema imperiale britannico:

• grano o grain: corrispondente a 1/7000 di libbra ovvero 64,799 mg.

• dramma o dram o drachm: corrispondente a 1/8 di oncia ovvero 3,89 g.

• oncia avoirdupois: corrispondente a 8 dramme ovvero 28,349523 g.

• libbra o pound: corrispondente a 16 once ovvero 453,59237 g.

• stone (st): corrispondente a 14 libbre ovvero ˜6,35 kg.

• quarter: corrispondente a 2 stones ovvero ˜12,7 kg.

• hundredweight (cwt): corrispondente a 4 quarters ovvero ˜50,8 kg.

• long ton: corrispondente a 20 hundredweights ovvero 1.016,0 kg.

• Per il Sistema Internazionale:

• milligrammo: corrispondente a 1 mg.

• centigrammo: corrispondente a 10 mg.

• decigrammo: corrispondente a 100 mg.

• grammo: corrispondente a 1 g.
  La definizione teorica approvata a Parigi il 1° agosto 1793, definisce il grammo come la massa di un centimetro cubo (1×10^-6 m³) di acqua alla temperatura di 4 °C e a pressione atmosferica standard. L'acqua in queste condizioni possiede la sua massima densità.

• decagrammo: corrispondente a 10 g.

• ettogrammo: corrispondente a 100 g.

• chilogrammo: corrispondente a 1000 g.
  Equivalente alla massa di un litro (decimetro cubo) di acqua distillata alla temperatura di circa 4 °C.
  Successivamente definito come la massa di un particolare cilindro di altezza e diametro di circa 4 cm di una lega di platino-iridio.
  Ultimamente corrispondente alla massa di ˜4,595×10⁷ mP o massa unitaria di Planck.

• miriagrammo: corrispondente a 10.000 g.

• quintale: corrispondente a 100.000 g.

• megagrammo o tonnellata: corrispondente a 1.000.000 g. Il nome tonnellata deriva dall'Inglese register ton ovvero o tonnellata di stazza era un'unità di misura della stazza delle navi, pari a 2,832 metri cubi, ovvero a 100 piedi cubi del sistema inglese.




Conversione Massa dal Sistema Inglese a Sistema Internazionale:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Grano Dramma Oncia Libbra Stone Quarter Hundredweight Long Ton   A Milligrammo Centigrammo Decigrammo Grammo Decagrammo Ettogrammo Chilogrammo Miriagrammo Quintale Tonnellata    

Conversione Massa dal Sistema Internazionale a Sistema Inglese:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Milligrammo Centigrammo Decigrammo Grammo Decagrammo Ettogrammo Chilogrammo Miriagrammo Quintale Tonnellata   A Grano Dramma Oncia Libbra Stone Quarter Hundredweight Long Ton    

• Misure di Capacità: …

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La Capacità
Storicamente il litro è stato ridefinito come il volume occupato da 1 kg di acqua pura alla temperatura della sua massima densità (3,98 °C) alla pressione di un'atmosfera. Si pensava che questo fosse 1 dm³, ma successivamente si scoprì che era 1,00028 dm³, In più il volume dipende dalla pressione.
L'unità di misura standard del Sistema Internazionale è il litro equivale a 10^-3 m³ (ovvero 1 dm³).


• Per il Sistema imperiale britannico:

• oncia liquida: corrispondente a 1/20 pinta ovvero 28,4 ml.

• gill: corrispondente a 5 once ovvero 142 ml.

• pinta o pint: corrispondente a 20 once fluide ovvero 568 ml.

• quarto o quart: corrispondente a 2 pinte = 1/4 gallone ovvero 1,1364 l.

• gallone o gallon: corrispondente a 160 once oppure 8 pinte ovvero 4,546 l.

• Per il Sistema Internazionale:

• millilitro: corrispondente a 1 ml.

• centilitro: corrispondente a 10 ml.

• decilitro: corrispondente a 100 ml.

• litro: corrispondente a 1.000 ml.

• decalitro: corrispondente a 10.000 ml.

• ettolitro: corrispondente a 100.000 ml.

• chilolitro: corrispondente a 1.000.000 ml.




Conversione Capacità dal Sistema Inglese a Sistema Internazionale:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Oncia liquida Gill Pinta Quarto Gallone   A Millilitro Centilitro Decilitro Litro Decalitro Ettolitro Chilolitro Megalitro Gigalitro Teralitro         

Conversione Capacità dal Sistema Internazionale a Sistema Inglese:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Millilitro Centilitro Decilitro Litro Decalitro Ettolitro Chilolitro Megalitro Gigalitro Teralitro     A Oncia liquida Gill Pinta Quarto Gallone         

• Misure di Velocità: …

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È definita come la variazione della posizione di un corpo in funzione del tempo. In termini matematici, è la derivata dello spazio percorso rispetto al tempo. Nel Sistema Internazionale la velocità si misura in m/s (metri al secondo).
Vediamo come la velocità interessa la nostra vita, e le varie forme di misurazione.

• La velocità degli spermatozoi è di 3 mm/m ovvero 15/18 cm/h.

• La velocità del sangue nel nostro corpo che è massima nell'aorta è di 30 cm/s ovvero 1,08 km/h.

• La velocità di Usain Bolt che è un velocista giamaicano che detiene il record mondiale di velocità:
      100 m in   9"58 che sarebbero 37,578 km/h
      200 m in 19"19
      300 m in 30"97
      400 m in 45"28

• Gli yacht più veloci del mondo hanno una velocità massima compresa tra 50 e 70 nodi ovvero 94 - 130 km/h

• Le velocità delle macchine più veloci del mondo:
      Devel Sixteen è di 558 km/h.
      Koenigsegg Jesko Absolut è di 531 km/h.
      SSC Tuatara è di 508,73 km/h.
      Hennessey Venom F5 è di 500 km/h.
      Bugatti Chiron è di 490,48 km/h.
  

• Le velocità delle macchine di Formula 1
      Valtteri Bottas al volante della FW38 della scuderia Williams motore Mercedes raggiunse 378 km/h durante le prove del G.P.
      Una Honda di Formula 1, in un doppio test al Bonneville Speedway e nel Deserto del Mojave, raggiunse una velocità di 413 km/h, pari a 258 miglia orarie.
  

• La velocità di un treno ad alta velocità è di 320 km/h.

• La velocità di un aereo di linea come boeing 747 è di 1.136,02 km/h o 0,92 Mach.

• La velocità del suono dipende molto dalla temperatura e dal mezzo di trasmissione, infatti, nell'aria è di:
      331,2 m/s ovvero 1.192,32 km/h a 0 °C
      343,1 m/s ovvero 1.235,16 km/h a 20 °C
  secondo la legge a(T) = √ (401,8 * T)   m/s dove T è la temperatura misurata in gradi kelvin.
  

• La velocità di aerei supersonici come:
      Il Concorde è di 2.179 km/h Mach 2,02.
      Il Tupolev Tu-144 è di 2.500 km/h, 1.550 mph 2,35 Mach.

• La velocità di aerei caccia supersonici come:
      Il McDonnell Douglas F-15E Strike Eagle è di 2.179 km/h Mach 2,02.
      Il Mikoyan MiG-31 è di 3.000 km/h, 1.900 mph, 1.600 kn Mach 2.83.

• La velocità della capsula Apollo 10 raggiunse 39.897 km/h, corrispondente a 11,0825 chilometri al secondo.

• La velocità media di rotazione della Terra attorno al Sole è di 30 km/s ovvero 108.000 km/h.

• La velocità della luce nel vuoto c è pari a 299.792,458 chilometri al secondo (km/s).

Il numero di Mach (Ma) è un numero definito come il rapporto tra la velocità di un oggetto in moto e la velocità del suono. Il nome deriva dagli studi del fisico e filosofo austriaco Ernst Mach.
Abbiamo visto che ci sono vari tipi di unità di misura differenti, m/s, km/h, nodi, Mach.
Facciamo un poco di chiarezza:
Capiamo innanzitutto che relazione intercorre tra m/s e km/h, facciamo un esempio:
Camminando alla velocità costante di un metro al secondo si percorrono 3600 metri (3,6 km) all'ora. Un'ora equivale a 3600 secondi = 60 minuti x 60 secondi.
Possiamo quindi affermare che: 1 m/s = 3,6 Km/h
Per convertire una velocità espressa in km/h in m/s bisogna dividere il suo valore per 3,6.
Per convertire una velocità espressa in m/s in km/s bisogna moltiplicare il suo valore per 3,6.


Conversione Velocità:

Inserisci il valore della Distanza 1.0 Distanza:     Millimetri (mm) Centimetri (cm) Decimetri (dm) Metri (m) Kilometri (km)
Inserisci il valore della Tempo 1.0     Tempo:     minuti (min.) secondi (s) ora (h)



mm/s	cm/s	dm/s	m/s	km/s
mm/min	cm/min	dm/min	m/min	km/min
mm/h	cm/h	dm/h	m/h	km/h

• Il nodo: è una unità di misura per la velocità equivalente ad un miglio nautico l'ora che è precisamente 1,852 km/h. Questo numero si ottiene sapendo che:

  • la circonferenza della terra all'equatore è di circa 40.000 km

  • ogni circonferenza è composta di 360 gradi

  • ogni grado ci sono 60 primi

  • dividendo la circonferenza della terra per i primi ovvero 40.000 km / 21.600 primi (360x60)

  • otteniamo la misura di 1.852 metri.

  Il suo nome è dovuto al metodo per calcolare la velocità che avveniva tramite la sagola: una corda con dei nodi. Lungo la sagola erano posti dei nodi ad una distanza fissa di 50 piedi e 7,6 pollici (15,433 m). Il calcolo veniva effettuato da due marinai posti a poppa dell'imbarcazione. Uno doveva lanciare la sagola e contare quanti nodi attraversavano le sue dita, mentre un altro teneva il tempo usando una clessidra di 30 secondi. Dato che 15,433 m sono 1/120 di miglio nautico, mentre 30 secondi sono 1/120 di ora, il conteggio dei nodi passati tra le dita del marinaio, in trenta secondi, corrispondeva alla velocità della nave.

• Il miglio orario: è una unità di velocità del sistema imperiale britannico. Equivale a un miglio terrestre all'ora, ovvero 1.609,34 metri all'ora oppure 1,60934 chilometri all'ora

Conversione Velocità dal Sistema Nautico a Sistema Internazionale:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Nodo Miglio Orario   A mm/s cm/s dm/s m/s km/s mm/min cm/min dm/min m/min km/min mm/h cm/h dm/h m/h km/h    

Conversione Velocità dal Sistema Internazionale a Sistema Nautico:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: mm/s cm/s dm/s m/s km/s mm/min cm/min dm/min m/min km/min mm/h cm/h dm/h m/h km/h   A Nodo Miglio Orario    

• Misure di Accelerazione: …

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È definita come la variazione della velocità nell'unità di tempo. È la derivata rispetto al tempo del vettore velocità. L'unità di misura dell'accelerazione è il m/², ovvero metro al secondo quadrato. Riprendiamo alcuni degli esempi fatti precedentemente:

• Un'auto sportiva da ferma impiega circa 4 s per raggiungere i 100 km/h.

• Un'auto utilitaria può impiegarci più di 13 s.

• Usain Bolt ha una velocità di 10,54 m/s ovvero di 37,578 km/h in 9.49 s.

Proviamo a calcolare l'accelerazione di queste. Prendiamo un intervallo di velocità espressa in m/s, facciamo la differenza tra di esse, e poi la dividiamo per il tempo in secondi trascorsi in questo intervallo. Facciamo l'esempio dell'auto sportiva che da 0 km/h a 100 km/h impiega 4s:
    Riportiamo i km/h in m/s perciò dividiamo per 3,6
    100 km/h / 3,6 = 27,78 m/s
    Applichiamo la formulata sopra enunciata: differenza tra velocità da 0 a 100 km/h e poi la dividiamo per il tempo
    ((27,78 - 0) m/s ) / (4 s) = (27,78 m/s) / (4 s) = 6,945 m/s²


• L'auto sportiva ha un'accelerazione di 6,95 m/s².

• Mentre l'auto utilitaria ha un'accelerazione di 2,14m/s².

• Usain Bolt ha un'accelerazione di 1,11 m/s².

• L'accelerazione degli spermatozoi è di 0,05 mm/s².

• Macchina di Formula 1 durante la partenza 1*10 m/s².

• Lingua di un camaleonte mentre cattura un insetto 3*10² m/s².

• Pallone calciato con forza 3*10³ m/s².




Conversione Accelerazione:

Inserisci la Velocità 1.0 Velocità: m/s km/h Tempo 1.0   Tempo minuti (min.) secondi (s) ora (h)    

Noi siamo immersi in un campo gravitazionale ovvero siamo sottoposti sempre ad una forza di 9,81 m/s², perciò se un corpo cade ed è immerso in un campo gravitazionale si muoverà di moto rettilineo uniformemente accelerato, viceversa se sale si muoverà di moto rettilineo uniformemente decelerato.
Studiamo come si muovono i corpi dentro un campo gravitazionale. Per fare questo dovremmo ricorrere a qualche equazione di Fisica di base.
La legge oraria: descrive la posizione del punto materiale in movimento in funzione al tempo.

• Moto rettilineo uniforme s(t) = v*(t0-t1) + s1

• Moto rettilineo uniformemente accelerato s(t) = 1/2 a*(t0-t1)² + v1*(t0-t1) + s1

• Equazione velocità nel moto rettilineo uniforme s0-s1 = v*(t0-t1)

• Equazione velocità nel moto rettilineo uniformemente accelerato v = v1 + a*(t0-t1)

Diciamo che t0 è il tempo iniziale e t1 è il tempo finale.
e che s1 è la posizione iniziale e s(t) è la posizione finale.
v è la velocità.
a è l'accelerazione.
Restringiamo il campo a queste due equazioni:

• v = v1 + a*(t0-t1)

• s(t) = 1/2 a*(t0-t1)² + v1*(t0-t1) + s1

Ad esempio, un aereo parte e accelera fino a raggiungere la velocità di 90 m/s prima di decollare. La fase di accelerazione dura 30 secondi. Quanto spazio percorrerà sulla pista?
sappiamo che il tempo iniziale t0=0 lo spazio iniziale s0=0 e velocità iniziale v0=0; perciò, le equazioni si riducono a:

• v = a *(t)

• s(t) = 1/2 a*(t)²

Dobbiamo conoscere l'accelerazione partiamo dalla prima equazione:

• a = v / t ovvero a = (90 m/s) / (30 s) = 3 m/s² sostituendo alla seconda equazione otteniamo:

• s = 1/2 * 3 m/s² * (30 s)² = 1.350 m

L'aereo ha percorso 1.350 m.
Facciamo un altro esempio di caduta libera: un oggetto viene fatto cadere da 10 metri, calcoliamo il tempo che impiega a toccare terra.
Perciò l'oggetto ha velocità iniziale v0=0 la posizione finale è 0 m ma quella iniziale è 10 m, a è la forza di gravità a = 9,81m/s²; perciò le equazioni si riducono a:

• v = g *(t)

• 10 = 1/2 g*(t)²

dobbiamo ricavare il tempo dalla seconda equazione:

• t² = (2 * 10 m) / (9,81 m/s²) = √  (20 m / 9,81 m/s²)  = 2,038 s sostituendo il tempo nella prima equazione otteniamo:

• v = (9,81 m/s²) * 2,038 s = 20 m/s

L'oggetto ha impiegato 2,038 sec. ed ha aveva una velocità di 20 m/s.
Parliamo della velocità di fuga, se lanciassimo un oggetto verso l'alto all'interno del campo gravitazionale terrestre, questo sarebbe sottoposto ad un moto decelerato uniforme.
Raggiungerà una massima altezza dovuta alla velocità iniziale, successivamente avrà una velocità nulla e poi comincerà a cadere.
Dovremmo cercare un valore per la velocità iniziale tale che l'oggetto non ricada verso la terra.
La velocità di fuga, non dipende dalla massa del corpo ma dalla massa Terrestre e dal raggio Terrestre:
Partiamo dalla forza di attrazione gravitazionale:
    F = G (m1*m2)/r²
Ed anche dall'energia cinetica:
    k = 1/2 m*v²
Le mettiamo in comparazione, perciò otteniamo:

    1/2 m*v² - G * (m*M)/R² = 0
    1/2 m*v² = G * (m*M)/R²
    v² = G * (m*M)/R² * 2/m
    v² = (2 * G * M)/R²
    v = √  (2 * G * M)/R²  
    v = √  (2 * G * M)/R  
          G costante di gravitazione universale = 6.67*10^-11 N m² kg^-2.
          M Terra = 5,9726 x 10²⁴kg = 5,9726 x 10²¹ tonnellate.
          Raggio massimo della Terra (all'equatore): 6.378,137 km.
              v = √  (2 * 6.67*10^-11 N m² kg^-2 * 5,9726 x 10²⁴ kg) / 6.378.137 m   =
              11.176,677 m/s = 11,2 * 10³ m/s = 11,2 km/s


Perciò la velocità di fuga per uscire dal campo gravitazionale terrestre deve essere di 11,2 km/s.

• Misure di Temperatura: …

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È definita come una misura dello stato di agitazione delle molecole delle quali è costituito il corpo. La temperatura è la proprietà fisica che registra il trasferimento di energia termica da un sistema ad un altro. Ci sono varie scale termodinamiche che permettono di misurare la temperatura:

• Relative:

• La scala Celsius chiamata anche "scala centigrada", nella quale si assume il valore di 0 °C corrisponde al punto di fusione del ghiaccio e il valore di 100 °C corrisponde al punto di ebollizione dell'acqua a livello del mare.
  L'intervallo tra queste temperature (0 °C e 100 °C) viene diviso in 100 parti uguali ognuna delle quali viene chiamato Grado Celsius.
  

• La scala Fahrenheit il punto di fusione dell'acqua corrisponde a 32 °F e quello di ebollizione a 212 °F
  L'intervallo tra queste temperature (32 °F e 212 °F) viene diviso in 180 parti uguali ognuna delle quali viene chiamato Grado Fahrenheit.
  La seguente equazione converte i gradi Fahrenheit in gradi Celsius:
        T(°C) = 5/9 x [ T (°F) - 32 ]

• Assolute:

• La scala Kelvin, un kelvin (1 K) viene formalmente definito come la frazione 1/273,16 della temperatura del punto triplo dell'acqua: il punto in cui acqua, ghiaccio e vapore acqueo coesistono in equilibrio.
  la scala Celsius e Kelvin sono fra loro diverse in quanto hanno punto zero diverso: c'è uno scostamento tra le due pari alla temperatura assoluta della fusione dell'acqua a pressione atmosferica: 276,15 K e la temperatura di ebollizione dell'acqua 373,16 K.
  L'intervallo tra queste temperature (276,15 K e 373,16 K) viene diviso in 100 parti uguali ognuna delle quali viene chiamato Kelvin.
  La seguente equazione converte i gradi Kelvin in gradi Celsius:
        T(K) = T (°C) + 273,15




Conversione Temperatura:

Inserisci il valore da convertire 1.0 Da: Celsius o Centigrada Fahrenheit Kelvin   A Celsius o Centigrada Fahrenheit Kelvin    

• Misure di Forza: …

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Il newton è l'unità di misura della forza. Viene definita come la quantità di forza necessaria per imprimere a un chilogrammo di massa un'accelerazione di un metro al secondo quadrato.
       1 N = (kg * m)/ s²
È inoltre l'unità di misura della forza-peso, in quanto il peso è la forza che agisce tra due corpi a causa della gravità. Una massa di un chilogrammo, in prossimità della superficie terrestre, subisce una forza peso di circa 9,81 newton.
Perciò se ho una massa di 70 kg significa che esercito sul pianeta una forza di 686,7 N = 70 kg * 9.81 m/s²
La forza-peso si esprime anche con il chilogrammo forza simbolo kgf o chilogrammo peso simbolo kgp.
Nel sistema CGS si usa il dyne o dine che corrisponde ad un centomillesimo di newton. Il dyne può essere definito come la forza necessaria a dare un'accelerazione di 1 centimetro al secondo al quadrato a una massa di un grammo.
       1 Dyne = 1,0*10^-5 N.
Dyne per centimetro è l'unità di misura normalmente associata alla tensione superficiale. Per esempio, la tensione superficiale dell'acqua distillata è 72 dyn/cm a 25 °C oppure 298,15 K.
La tensione superficiale di un fluido è la tensione meccanica di coesione delle particelle sulla sua superficie esterna.


Conversione Forza:

Inserisci il valore della forza/peso: 1.0   g Kg Newton
 il valore dell'Accelerazione: 1.0 A: Dyne Newton Kgf    

• Misure di Lavoro: …

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L'energia viene definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro; viene da sé che energia e lavoro hanno le stesse unità di misura.
Il lavoro è l'energia scambiata quando avviene uno spostamento attraverso l'azione di una forza. Dunque, il lavoro complessivo esercitato su un corpo è pari alla variazione della sua energia cinetica. In presenza, invece, di un campo di forza conservativo, cioè in assenza di effetti dissipativi, il lavoro svolto si può esprimere anche come la variazione di energia potenziale tra gli estremi del percorso.
L'unità di misura del lavoro è il joule è il lavoro svolto esercitando la forza di un newton per una distanza di un metro, perciò la stessa quantità può essere riferita come newton metro (è pari al lavoro richiesto per sollevare una massa di 102 g (una piccola mela) per un metro, opponendosi alla forza di gravità terrestre).
       J = N * m = kg * m² * s^-2
L'erg o ergon è definito nel sistema di misura CGS come il lavoro compiuto da una forza di una dine lungo lo spostamento di un centimetro.
       1 erg =10^-7 J
Le altre unità di misura del lavoro sono:
Il chilogrammetro è il chilogrammo forza per un metro ovvero il lavoro necessario per sollevare di un metro una massa di un chilogrammo, considerando un'accelerazione di gravità media al suolo pari a circa 9,81 m*s^-2:
       1 kg * m = 9,81 N * 1m = 9,81 J
L'elettronvolt è il lavoro eseguito da un elettrone per attraversare una differenza di potenziale pari ad 1 Volt:
       1 eV = 1,60217646 * 10^-19 J
La caloria simbolo cal è un'unità di misura dell'energia necessaria per innalzare di 1 °C la temperatura di 1 g di acqua distillata alla pressione atmosferica di 1 atm. Cal è un'unità di misura dell'energia. 1 cal = 4,184 J
La kilocaloria simbolo kcal, è l'energia necessaria per innalzare di 1 °C la temperatura di un kg di acqua distillata a pressione di 1 atm.
Un elettronvolt è pari a 1.602176565*10^-19 joule

1 Joule equivale a:

• 0,239  cal (calorie) mentre 1 cal = 4.184 J

• 6,24 * 10¹⁸ eV (elettronvolt) mentre 1 eV = 1.60217733E-19 J

• 1 N*m (Newton per  metro)

• 1 Pa*m³ (pascal per metro cubo) Pascal è utilizzato per misurare lo sforzo e la pressione, equivalente a un newton su metro quadrato.

• 10⁷  erg

• 2,7778 * 10^-4 wh (wattora) mentre 1 wh = 3600 J

Conversione Lavoro:

Inserisci il valore della Forza: 1.0 Dyne Newton Kgf cal Kcal eV wh
e il valore della Distanza: 1.0 Centimetro Metro   A: Erg Joule Kgm  

• Misure di Potenza: …

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La potenza è una grandezza fisica che lega la quantità di lavoro svolto rispetto al tempo ed é il rapporto tra lavoro e il tempo che si è impiegato per farlo.
L'unità di misura della potenza è il watt equivale a 1 joule al secondo 1 J/s.
1 watt = 1 N * m/s (newton per metri al secondo).
Un joule è anche il lavoro svolto per erogare la potenza di un watt per un secondo. Perciò la potenza P in watt (W) è uguale all'energia E in joule (J), divisa per il periodo di tempo t in secondi (s):
       P (W) = E(J) /t(s)
In unità elettriche, un watt corrisponde a un volt moltiplicato per ampere
       1 W = 1 V × A
Il watt è una misura di potenza, non va confuso con il wattora e con i relativi multipli che sono una misura di energia (potenza * tempo) infatti se la potenza è (lavoro / tempo) moltiplicata per tempo resta solo il lavoro che è a sua volta (energia * spazio).

1 Joule equivale a: 1 W*s (watt per secondo) ed 1 W equivale a: 1 J/s (Joule diviso secondo)


Un cavallo vapore simbolo CV equivale alla potenza necessaria per sollevare un peso di circa 75 chilogrammi forza alla velocità di 1 m/s metro al secondo.
Spesso si tende a confondere il cavallo vapore con il cavallo vapore britannico, ma sono unità di misura della potenza ben distinte. Il cavallo vapore britannico, altrimenti conosciuto come horsepower simbolo hp, ha un valore diverso da quello del cavallo vapore utilizzato in Italia e nella maggior parte d'Europa.
1 CV equivale a circa 735,5 watt: Poiché 1 cavallo vapore è la potenza necessaria per sollevare 75 chilogrammi forza alla velocità di 1 metro al secondo.
Per ricavare il valore di un cavallo vapore in watt come facciamo: Ricordiamo che 1 chilogrammo forza equivale a 9,80665 newton, pertanto:
       1 CV = 75 kgf * 1 m/s = 75 * 9,80665 N * 1 m/s = 735,49875 (N*m)/s.
1 Joul corrisponde a 1 N * m ed inoltre un Joul diviso secondo corrisponde ad 1 Watt, possiamo dire che:
       1 CV = 735,49875 W.
Un cavallo vapore (ossia un cavallo vapore europeo) corrisponde a 0,98631 hp, quindi per passare dal cavallo vapore europeo al cavallo vapore britannico (horsepower) occorre moltiplicare per 0,98631.

Conversione Potenza:

Inserisci il valore della Lavoro: 1.0 J/s CV hp   A: Watt Kilowatt Megawatt CV hp cal/h kcal/h  

• Grandezze Elettriche: …

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Le Grandezze Elettriche, per introdurre questi concetti, adotteremo un'analogia con l'idraulica:

• La Tensione (V): è la differenza di potenziale tra un certo punto di un circuito e un altro punto. Immaginiamo un serbatoio d'acqua sospeso ad una certa altezza.
  A causa della forza di gravità, l'acqua nel serbatoio è dotata di energia potenziale che, se liberata, si trasformerà in energia cinetica spingendo l'acqua verso terra, generando un flusso (corrente). L'unità di misura della tensione è il Volt, il simbolo è V.

• La Corrente (I): è la quantità di cariche che scorrono in un conduttore nell'unità di tempo. Essa può essere rappresentata dalla quantità di molecole d'acqua che scorrono nel tubo in un certo intervallo di tempo. L'unità di misura della Corrente è l'Ampere, il simbolo è A.

• La Resistenza (R): è la resistenza che un circuito oppone al passaggio della corrente. Nel caso del serbatoio qui sopra, potrebbe essere rappresentata dal diametro del tubo che esce dal serbatoio, quella generata dal rubinetto per regolare il flusso d'acqua, le curve presenti nel tubo. Più il tubo è grande e minore è la resistenza che esso oppone allo scorrimento dell'acqua. L'unità di misura della Resistenza è l'Ohm, il simbolo è Ω (omega).
         1Ω = 1V / A
  

• La Conduttanza (G): è l'inverso della resistenza elettrica, è l'attitudine di un conduttore ad essere percorso da corrente elettrica.
  L'unità di misura è il Siemens, simbolo S.
         1S = 1A/V
  

• Adesso possiamo introdurre la legge di Ohm è che mette in relazione le tre grandezze elettriche:

  • La Corrente I

  • La Tensione V

  • La Resistenza R

  • La Conduttanza G

  Esse sono legate tra loro in questo modo:
         I = V/R        La Corrente è uguale alla Tensione diviso la Resistenza.
         R = V/I        La Resistenza è uguale alla Tensione diviso la Corrente.
         G = I/V        La Conduttanza è uguale alla Corrente diviso la Tensione.
         V = R*I       La Tensione è uguale alla Resistenza per la Corrente.
  

• La Potenza P istantanea assorbita/erogata da un apparato, misurata in Watt con il simbolo W.

• L'Energia E è la potenza assorbita in un certo intervallo di tempo, viene espressa in WattOra o kiloWattOra, il cui simbolo è Wh o W/h, kWh o kW/h. Può essere intesa anche come Lavoro.

Adesso dobbiamo introdurre altri concetti come:

• La Carica Elementare corrisponde alla carica del protone (positiva) e a quella dell'elettrone (negativa) ed è pari:
         e = 1,602176634 * 10^-19 C o Coulomb.
  Dato che l'Ampere misure la corrente: ovvero la quantità di cariche che scorrono in un conduttore nell'unità di tempo, allora:
         1 A = ( 1 / (1,602176634 * 10^-19) ) s^-1 = 6,24*10¹⁸ e/s
  1 Ampere indica un flusso pari a 6,24*10¹⁸ di elettroni al secondo.
  Il Coulomb è la quantità di carica elettrica trasportata in 1 secondo dall'intensità di corrente pari a 1 Ampere.
         1C = 1A * s
         1A = 1C / s = 1V /1 Ω = 1W / 1V
  L'Ampere è definito come l'intensità di corrente elettrica costante che attraversa due conduttori posti a distanza di 1 metro nel vuoto producendo tra questi una forza pari a 2*10^-7 N.

• La Quantità totale di carica elettrica di una mole di elettroni è il faraday simbolo F. È un'altra unità di misura della quantità di carica elettrica;
  Il numero di Avogadro, indicato con il simbolo N° corrisponde al numero di particelle elementari, atomi o molecole presenti in una mole di sostanza.
  Il suo valore corrisponde a 6,022*10²³ particelle/mol. Quindi: una mole di qualsiasi sostanza contiene sempre 6,022*10²³ particelle, siano esse atomi, molecole o ioni.
  Per determinare a quanti coulomb corrisponde un faraday, è sufficiente ricordare che la carica elettrica di un singolo elettrone è pari a:
         e ≈ 1,602 * 10^-19 C
  e che una mole di elettroni è costituita da un numero di Avogadro di elettroni:
         NA ≈ 6,022 * 10²³  mol^-1
  Un faraday indica la quantità totale di carica elettrica di una mole di elettroni e quindi corrisponde a:
         1 F = e * NA ≈ 1,602 * 10^-19 C * 6,022 * 10²³  mol^-1 ≈ 96400 C * mol^-1
  Conoscendo il numero di coulomb e volendo determinare a quanti faraday corrispondono, è necessario dividere il numero di coulomb Avendo invece a disposizione il numero di faraday e volendo determinare i coulomb corrispondenti, è sufficiente moltiplicare per 96.485 il valore dei faraday.

Conversione Carica Elettrica:

Inserisci il valore Carica: 1.0 C Ah F e   A: C Ah F e  

L'Energia è paragonabile alla quantità totale di acqua che passa attraverso il tubo in un certo periodo di tempo. Perciò è la definizione di Lavoro.
La Potenza è il prodotto tra il flusso dell'acqua (litri al secondo) e la pressione con cui quest'acqua viene spinta, proporzionale all'altezza da terra del serbatoio.
Essa viene definita come il lavoro svolto in una unità di tempo da un campo elettrico su una carica elettrica.
La Potenza si calcola come il prodotto tra Tensione e Corrente:
       P = V*I
Sia la Tensione che la Corrente contribuiscono al valore della Potenza e quest'ultima, moltiplicata per il tempo, ci dice quanta Energia abbiamo consumato.
L'Intensità di corrente elettrica I espressa in Ampere A, è uguale alla Potenza P, espressa in Watt W, divisa per la Tensione espressa in Volt V:
       I = P/V
Riassumiamo le formule:
       1V = 1W / A
       1W = 1V * A
       1A = 1W / V
Per calcolare la Potenza oltre alla Corrente dobbiamo sapere anche la Tensione in volt:


Conversione Potenza Elettrica:

Inserisci il valore Corrente: 1.0 A W   Tensione: 1.0 V  

Quindi, quando sulla bolletta leggiamo che, in un bimestre, abbiamo consumato 300 kWh, vuol dire che abbiamo consumato 300.000 WattOra di Energia o Lavoro.
Essendo stato consumata in due mesi abbiamo 60 giorni, circa 1.440 ore (60 * 24), è come se avessimo tenuto acceso per 24 ore al giorno un apparato
che consuma circa 208 Watt (300.000 / 1.440).


Conversione Energia o Lavoro Elettrica in Potenza:

Inserisci il valore del Energia: 1.0 Wh kWh MWh GWh W kW MW GW   Tempo: 1.0 HH GG MM AA  

Un condensatore è un conduttore capace di accumulare carica elettrica.
Il Farad è l'unità di misura della capacità elettrica è dato dal rapporto tra il coulomb e il volt.
Un condensatore con capacità di 1 F varia di 1 volt il suo potenziale quando la sua carica immagazzinata varia di 1 coulomb.
Quanti volt ha un fulmine?
Per avere una stima del voltaggio di un fulmine, è necessario considerare la rigidità dielettrica dell'aria secca, che vale 3 MV/m, ovvero 3.000.000 di volt per metro.
La rigidità dielettrica è definita come il valore limite di campo elettrico, oltre il quale si produce una conduzione di elettricità, scarica elettrica, come un fulmine.
Se il campo elettrico supera tale valore, gli atomi o le molecole del materiale subiscono un processo di ionizzazione a valanga, che provoca un arco elettrico attraverso il materiale. Viene misurato in V/m (volt su metro).
Considerato un fulmine lungo 100 metri, risulta che il voltaggio minimo del fulmine è pari a 3.000.000 di v/m x 100 m = 300 milioni di volt per ogni 100 m di lunghezza del fulmine.
Quindi per un fulmine lungo 100 m il voltaggio è di 300 milioni di volt.
Le correnti elettriche in un fulmine medio ammontano a circa 50.000 ampere mentre la potenza massima generata si aggira intorno ad un trilione di watt.
Un trilione è equivale a un miliardo di miliardi 10¹⁸.
La potenza media di un fulmine è infatti di 15.000.000.000 di Joule o 15.000.000.000 W generando una temperatura media di 30.000°C e un'onda d'urto che viene percepita con il rombo del tuono.
Da quando vediamo un fulmine a quando percepiamo il rumore del suono possiamo capire la distanza dove è caduto il filmine. L'onda sonora viaggia a circa un chilometro ogni tre secondi. Perciò in base al tempo possiamo campire la distanza.


• Grandezze di Pressione: …

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La Pressione è la forza esercitata perpendicolarmente su una certa superficie.
Assumendo con P la pressione, con F la forza e con S l'area della superficie abbiamo:
       P = F/S
Un esempio comune dove troviamo la pressione come protagonista è la pressione atmosferica, ne parleremo ampliamente in seguito nel paragrafo.
Le Grandezze di Pressione sono:

• Il Pascal Pa è il Newton diviso il metro quadro che però è usato raramente nella misura di pressione perché troppo piccolo per l'utilizzo pratico.
         1 Pa = 10^-5 bar
         1 Pa ≈ 9,869*10^-6 atm
         1 Pa = 10 Ba
         1 Pa ≈ 7,501*10^-3 mmHg
         1 Pa ≈ 1,45*10^-4 psi
         1 Pa = 1.0197162129779*10^-5 kg/cm²

• Il Baria Ba è il Dyne diviso il centimetro quadrato ed è l'unità di misura fondamentale della pressione del Sistema CGS.
         1 Ba = 0,1 Pa
         1 Ba = 9,8692326671601*10^-7 atm
         1 Ba = 10^-6 bar
         1 Ba = 0,00075006157584566 mmHg
         1 Ba = 1,4503773773021*10^-5 psi
         1 Ba = 0,0000010197 kg/cm²

• Il Bar bar equivale ad un milione di Barie ovvero la pressione esercitata da una forza di un milione di Dyne su un centimetro quadrato. La pressione di un bar corrisponde alla pressione atmosferica al livello del mare.
         1 bar = 10⁵ Pa
         1 bar ≈ 0,9869 atm
         1 bar = 10⁶ Ba
         1 bar ≈ 750,0617 mmHg
         1 bar ≈ 14,5 psi
         1 bar ≈ 1,01971621 kg/cm²

• I millimetri di mercurio, indicati con il simbolo mmHg e anche torr, sono un'unità di misura della pressione introdotta da Torricelli per misurare la pressione atmosferica. Partiamo dal suo esperimento, che per misurare la pressione atmosferica versò del mercurio liquido in una vaschetta e inserì al suo interno un tubo, nel quale aveva ricreato il vuoto. Grazie alla pressione esercitata dall'atmosfera il mercurio all'interno della vaschetta risalì attraverso il tubo e si fermò ad un'altezza di 760 millimetri. Pertanto:
         1 atm = 101.325 Pa
         1 atm = 1,01325 bar
         1 atm = 10132,5 Ba
         1 atm = 760 mmHg
         1 atm ≈ 14,7 psi
         1 atm ≈ 1,03322745 kg/cm²
  
         1 mmHg ≈ 133,3 Pa
         1 mmHg ≈ 1,333*10^-3 bar
         1 mmHg ≈ 1,316*10^-3 atm
         1 mmHg ≈ 1333 Ba
         1 mmHg ≈ 0,01934 psi
  

• Una psi equivale alla pressione esercitata da 1 libbra forza che agisce perpendicolarmente su una superficie di 1 pollice quadrato
         1 psi = 6894,8 Pa
         1 psi = 0,068948 bar
         1 psi = 0,0680463854 atm
         1 psi = 0,0703073932 kg/cm²

• In molti paesi asiatici come l'India e la Corea, l'unità di misura è kilogrammo per centimetro quadrato (kg/cm²).
         1 kg/cm² = 98066,5 Pa
         1 kg/cm² = 0,980665 bar
         1 kg/cm² = 0,967841105 atm
  

Conversione Pressione:

Inserisci il valore di Pressione: 1.0 Pa bar atm Ba mmHg psi kg/cm^2   Pa bar atm Ba mmHg psi kg/cm^2  

In base al contesto in cui ci troviamo si utilizzano misure di pressione differenti; ad esempio:
per misurare la pressione atmosferica si ricorre alle atmosfere o ai mmHg (millimetri di mercurio);
per gonfiare gli pneumatici ci si riferisce ai bar,
mentre negli esercizi di Fisica si ricorre al pascal.

Pressione Atmosferica: …

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L'Atmosfera è l'involucro di gas che riveste il pianeta Terra, trattenuto dalla forza di gravità.
È formata da una miscela di gas: Azoto(N₂) 78%, Ossigeno (O₂): 20%, Argon (Ar): 0,934%, Vapore acqueo (H₂O): 0,33%, Anidride carbonica o Biossido di carbonio (CO₂): 0,0407% Idrogeno (H₂): 0,00005% ed altri gas.
Possiede una struttura suddivisa in cinque strati, chiamati sfere:

• Troposfera: si estende per 15-20 Km, in essa si verificano quasi tutti i fenomeni meteorologici e contiene l'80% della massa gassosa totale e il 99% del vapore acqueo.
  L'aria in essa è riscaldata dalla superficie terrestre ed ha una temperatura che diminuisce con l'altitudine fino ai circa -55 °C
  La pressione atmosferica decresce con l'altitudine, oltre i 7-8 km di quota la pressione è tanto bassa che non è più possibile respirare senza l'uso di ossigeno.
  

• Stratosfera: strato superiore ed arriva a un'altezza di 50-60 km. Qui avviene un fenomeno chiamato inversione termica: mentre nello strato precedente la temperatura diminuisce con l'altezza, qui aumenta, fino alla temperatura di 0 °C. Questo fenomeno è dovuto alla presenza di uno strato di ozono che assorbe la maggior parte delle radiazioni solari ultraviolette.

• Mesosfera: strato superiore ed arriva a un'altezza di 90 km. La temperatura riprende a diminuire con l'altezza e raggiunge il valore minimo, variabile tra i -70 e i -90 °C.
  In questo strato hanno origine le "stelle cadenti", cioè piccoli meteoriti che di solito non riescono a raggiungere la superficie terrestre e bruciano prima di raggiungere la Terra, lasciando scie luminose.

• Termosfera: strato superiore ed arriva a un'altezza di 300 km. La temperatura, dopo l'abbassamento avvenuto nello strato precedente, torna a crescere con la quota fino a 1.000 °C. Però il gas ha una densità molto bassa che non riesce a trasmetterlo in maniera, ottimale.

• Ionosfera: strato superiore ed arriva a un'altezza di 400 km. Essa assorbe buona parte delle radiazioni ionizzanti provenienti dallo spazio. La temperatura in questo strato sale con l'altitudine, per l'irraggiamento solare, e arriva ai 1.700 °C al suo limite esterno.
  In questo strato i gas atmosferici sono fortemente ionizzati: poiché sono esposti alla radiazione solare diretta che strappa gli elettroni dagli atomi e dalle molecole.

Oltre questo limite non c'è più l'effetto del campo gravitazionale.

La massa atmosferica è di circa 5,15*10¹⁸ kg, tre quarti della quale è contenuta all'interno dei primi 15 km di altitudine, che corrisponde alla Troposfera.
La pressione atmosferica equivale al peso di una colonna d'aria alta quanto l'atmosfera (prendiamo la Troposfera per semplicità) su una superficie di 1 cm² a livello del mare, a 45° di latitudine e a 0 °C.
Essa vale 1.013 hPa o 1.033 g/cm², equivale a quella prodotta da una colonna d'acqua alta poco più di 10 m.
Oppure equivale alla pressione che esercita una colonna di mercurio Hg alta 760 mm e della sezione di 1 cm² e che vale 760 mm Hg, corrispondenti a 1013 mb e a 101.325 Pa e a 1 atm.
La pressione atmosferica varia in rapporto all'altitudine, alla temperatura e all'umidità dell'aria.

• La pressione diminuisce all'aumentare dell'altitudine perché diminuisce sia l'altezza della colonna d'aria sovrastante, sia la densità dell'aria.
  Essa decresce in funzione dell'altitudine con andamento esponenziale. Esiste una formula matematica per calcolare la pressione atmosferica espressa in atmosfere in funzione dell'altezza in metri m:
         P = 0,9877 ^{( m / 100 )}
  Essa si ridurrebbe di circa la metà (380 mm Hg) a 5.000 m (circa l'altezza del Monte Bianco).
         P = 0,9877 ^{( 5000 / 100 )} = 0,538583 atm = 380 mmHg
  Per arrivare più o meno a un terzo ovvero 245 mm Hg a circa 9.000 m (circa l'altezza dell'Everest).
         P = 0,9877 ^{( 9000 / 100 )} = 0,32828 atm = 249 mmHg
  Con il crescere dell'altitudine le percentuali di gas sopra descritte non variano, ma a variare è la loro pressione.
  Si può quindi affermare che in quota non è l'ossigeno che diminuisce ma c'è invece meno pressione.
  Proprio la minore pressione rende più difficile l'atto del respirare; gli scambi gassosi che avvengono nei polmoni.
  

• La pressione diminuisce all'aumentare della temperatura perché, riscaldandosi, l'aria si dilata, diventa meno densa e quindi più leggera. Per questo motivo, le masse d'aria calda hanno una pressione più bassa di quelle d'aria fredda, pertanto le prime tendono a salire, le seconde a scendere verso il basso.

• La pressione diminuisce all'aumentare dell'umidità atmosferica, cioè all'aumentare del suo contenuto di vapore acqueo, costituito da idrogeno ed ossigeno H₂O. Il vapore acqueo ha una densità minore dell'ossigeno e dell'azoto, che sono i gas presenti in maggior quantità nell'atmosfera. Pertanto, l'aria umida è più leggera dell'aria secca e tende a salire verso l'alto, mentre la seconda tende a scendere verso il basso.

È possibile rappresentare su una carta geografica la distribuzione della pressione atmosferica mediante le isobare, linee concentriche che uniscono tutti i punti caratterizzati da uguale pressione atmosferica, al livello del mare e alla temperatura di 0 °C. Le isobare delimitano aree di pressione più alta da aree di pressione più bassa.
Un'area di alta pressione è detta area anticiclonica: in essa l'aria è più densa e tende quindi a spostarsi verso il basso e a dirigersi verso le zone di bassa pressione circostanti.
Un'area di bassa pressione è detta area ciclonica: in essa l'aria è meno densa e tende quindi a spostarsi verso l'alto, convergendo verso il centro.

Calcolo Pressione Atmosferica:

Inserisci il valore di Altitudine: 1.0 m  

• Grandezze di Acustica: …

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Il suono è la sensazione data dalla vibrazione di un corpo in oscillazione. Tale vibrazione, che si propaga nell'aria o in un altro mezzo elastico, raggiunge l'apparato uditivo dell'orecchio che grazie alla membrana timpanica, subendo variazioni di pressione entra in vibrazione, crea una sensazione uditiva.
Le oscillazioni sono spostamenti delle particelle intorno alla posizione di riposo e lungo la direzione di propagazione dell'onda.
La sorgente del suono trasmette il proprio movimento alle particelle adiacenti, le particelle a loro volta, iniziando ad oscillare, trasmettono il movimento alle altre particelle vicine provocando una variazione locale della pressione.
Un movimento vibratorio si propaga meccanicamente originando un'onda sonora. Le onde meccaniche longitudinali sono anche denominate onde di pressione. Il suono è un'onda di pressione.
Come tutte le onde, anche quelle sonore sono caratterizzate da questi requisiti:

• Frequenza che è relazione con la percezione dell'altezza del suono. L'altezza è la qualità che fa distinguere un suono acuto da uno grave. Si misura in Hertz o Hz. Quindi quando diciamo che un suono ha la frequenza di 100 Hz vuol dire che la causa che sta producendo quel suono vibra 100 volte in un secondo.

• Intensità che è in relazione con il volume del suono.

• Timbro importante caratteristica delle onde sonore riguarda la forma d'onda grazie alla quale si percepiscono suoni di tipi diversi. È l'attributo che permette di distinguere due suoni con uguale frequenza o altezza. Il Timbro, dunque, è la qualità di un suono. Esso è il particolare profilo o carattere distintivo di un suono emesso da una voce o strumento musicale: una chitarra e un oboe emettono la medesima nota (stessa altezza ovvero frequenza) ma con timbri diversi e peculiari. Così per le voci umane o i versi animali.

• Lunghezza d'onda è la distanza più breve tra due creste successive su un'onda che sono in fase.

• Periodo è il tempo totale necessario per coprire un'oscillazione completa.

• Ampiezza è l'altezza della cresta dell'onda dall'asse delle ascisse.

• Volume o anche detto Pressione è la qualità sonora associata alla percezione della forza di un suono, ed è determinato dalla pressione che l'onda sonora esercita sul timpano: quest'ultima è a sua volta determinata dall'Ampiezza della vibrazione e dalla Distanza del punto di percezione da quello di emissione del suono.
  La Pressione di un'onda sonora emessa da una sorgente risulta essere proporzionale all'inverso della distanza. La Pressione si misura in Pascal

• Intensità di un'onda sonora è invece definita come la quantità di energia che passa attraverso l'unità di area nell'intervallo di tempo unitario che è la definizione di Potenza o Pac ed è il rapporto fra l'energia e il tempo in cui viene sviluppata. Essa è espressa in W/m². L'Intensità decresce come l'inverso del quadrato della distanza.

Se la Frequenza aumenta, la Lunghezza d'onda diminuisce. Se la Frequenza diminuisce, la Lunghezza d'onda aumenta. Perciò Frequenza e Lunghezza d'onda sono inversamente proporzionali.
Il loro rapporto, dunque, è costante ed è uguale alla velocità di propagazione dell'onda: c.
Le relazioni tra periodo T, frequenza f e lunghezza d'onda L sono date da:
       f = c/L;
       f = 1/T;
       c = L/T;
       c = L*f;
       p = 1/r;
       I = 1/r²;
Dove c è la velocità del suono nell'aria è 344 m/s; nell'aria, alla temperatura di 20 °C ed alla pressione atmosferica del livello del mare. Essa dipende molto dalla densità del mezzo: è circa 1.500 m/s nell'acqua e circa 5.000 m/s nel ferro. Essendo un movimento di materia, nel vuoto non si trasmette, poiché non c'è materia da far oscillare.

• L'orecchio umano percepisce solo i suoni che vanno da 16 a 20.000 oscillazioni al secondo. Al di sotto abbiamo gli infrasuoni, al di sopra gli ultrasuoni.
  Perciò il campo uditivo dell'uomo si estende da una frequenza di circa 20 Hz fino a 20.000 Hz (ossia 20 kHz).

• Un bel misura il rapporto tra le Intensità acustiche di suoni. Esso può rappresentare il rapporto di Potenze.
  Prende il nome da Alexander Graham Bell, lo scienziato che si dice abbia brevettato per primo il telefono, invenzione poi attribuita ad Antonio Meucci.
  Il bel è un'unità di misura logaritmica del rapporto fra due grandezze omogenee, si tratta di una differenza logaritmica (per la proprietà dei logaritmi un logaritmo di un rapporto è uguale alla differenza di logaritmi):
  Significa che se un suono è 10 volte più intenso di un altro allora abbiamo una differenza di 1 bel.
  La differenza di 2 bel non corrisponde a un suono 20 volte più intenso, ma ad una intensità 100 volte maggiore.
  Quindi 3 bel corrispondono ad un'intensità 1000 volte più intenso e così via.
  Come in un metro ci sono 10 decimetri, in un bel ci sono 10 decibel.
  Il decibel dB è la decima parte del bel B: 10 dB = 1 B allora:
        1 B = Log (p/p0)
        1 dB = 10 Log (p/p0)

• Per misurare la Pressione usiamo questa formula SPL che sta a indicare Sound Pressure Level oppure usiamo per comodità L:
        L(p) = 10 log ₁₀ ( p² / p0² ) = 10 log ₁₀ ( p / p0 )² = 20 log ₁₀ ( p / p0 ) dB
  La Pressione sonora di riferimento p0 è uguale alla soglia del silenzio o soglia dell'udibile. È la più piccola variazione di Pressione che l'orecchio umano è in grado di percepire, comunemente posta 20 micropascal equivalenti a 0,000002 pascal oppure 2*10^-5 pascal.
  La Pressione sonora varia entro un intervallo compreso fra la soglia d'udibilità ovvero 20 microPa e 20 Pa oltre questo limite c'è la soglia del dolore a 63,2 Pa.

• Per misurare l'Intensità si dà una definizione in unità logaritmiche:
        L(I) = 10 log ₁₀ ( I / I0 )
  L'Intensità di riferimento I0 vale 10^-12 W/m²
  L'Intensità sonora varia entro un intervallo compreso fra 0 dB sino a 85/90 dB, la soglia del dolore comincia intorno ai 120 dB.

• La Potenza sonora è l'energia acustica per unità di tempo emessa da una sorgente. L'unità di misura è il Watt (W). È una quantità che non può essere misurata direttamente, ma deve essere calcolata da misure di Pressione sonora o di Intensità sonora.
         L(w) = 10 log ₁₀ ( W / W0 )
  La Potenza di riferimento W0 = 10^-12 W (watt)

Per definire l'unità di misura del decibel si è scelto il valore della soglia di udibilità a 1000 Hertz. Perciò l'orecchio umano ha una soglia minima udibilità che è un decibel. La soglia di udibilità cambia al cambiare della frequenza, ovviamente.

Vediamo la lunghezza d'onda dei suoni uditi dall'uomo:
Sappiamo che riusciamo ad udire suoni con questo range di frequenze 20 Hz fino a 20.000 Hz. La velocità del suono è di 344 m/s
       c = L*f
       L = c/f
cosà otteniamo
       c/f = (344 m/s) / (20 Hz) = 17,2 m
       c/f = (344 m/s) / (20000 Hz) = 0,0172 m
Quindi il range di lunghezze d'onda dei suoni percepiti dall'orecchio umano è 0,0172 m > L < 4 m.



Conversione Suono:

Inserisci il valore della Frequenza: 1.0 Hz  




Conversione Suono:

Inserisci il valore della Lunghezza d'Onda: 1.0 m  




Conversione Pressione in Decibel:

Inserisci il valore della Pressione: 1.0 Pa  




Conversione Pressione in Decibel:

Inserisci il valore in Decibel: 1.0 dB  

• Grandezze di Tempo: …

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Il Tempo
L'unità di misura standard del Sistema Internazionale è il Secondo. In base a esso sono definite misure più ampie come il minuto, l'ora, il giorno, la settimana, il mese, l'anno, il lustro, il decennio, il secolo e il millennio.
Storicamente il Secondo venne definito, in termini di rotazione terrestre, come 1/86.400 del giorno solare medio, ma successivamente si capì che la rotazione terrestre non era sufficientemente uniforme da essere uno standard per il tempo.
Allora si scelse il Secondo Effemeride così definito: come la frazione di 1/31.556.925,9747 dell'anno tropico per lo 0 gennaio 1900 alle ore 12 tempo effemeride, ma anche questa misura non era abbastanza accurata.
Allora si definì il Secondo Atomico come la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di cesio-133.
Il cesio-133 è un isotopo del Cesio stabile.
Lo stato fondamentale è lo stato in cui un atomo ha la configurazione elettronica di minima energia.
I livelli energetici dell'atomo sono determinati dall'interazione elettrostatica fra gli elettroni e il nucleo.
L'interazione iperfine è la debole interazione magnetica tra gli elettroni e il nucleo dell'atomo.
Il termine frequenza di transizione indica la frequenza della radiazione corrispondente alla transizione tra i due livelli iperfini dell'atomo.
Perciò l'atomo di cesio-133 viene inondato da microonde che hanno la precisa frequenza di 9.192.631.770, gli elettroni atomici assorbono le onde radio e saltano al livello energetico superiore. L'elettrone permane nell'orbita superiore per un tempo brevissimo, circa 10^-9 secondi.
Tornando al livello originario, riemette sotto forma di luce l'energia precedentemente assorbita. Una fotocellula rileva l'intensità della luce prodotta e cattura la sua frequenza. Da qui otteniamo la frequenza di risonanza atomica.

Ci sono altri multipli per misurare il tempo, facciamo una scaletta:

Secondo è l'Unità base per la misura del tempo.
Minuto è composto							da 60 Secondi.
Ora è composta						da 60 Minuti	e da 3.600 Secondi.
Giorno è composto					da 24 Ore,	da 1.440 Minuti	e da 86.400 Secondi.
Settimana è composta				da 7 Giorni,	da 168 Ore,	da 10.080 Minuti	e da 604.800 Secondi.
Mese è composto			da 4 Settimane,	da 30 Giorni,	da 720 Ore,	da 43.200 Minuti	e da 2.592.000 Secondi.
Anno è composto		da 12 Mesi,	da 52 Settimane,	da 365 Giorni,	da 8.760 Ore,	da 525.600 Minuti	e da 31.536.000 Secondi.
Lustro è composto	da 5 Anni,	da 60 Mesi,	da 260 Settimane,	da 1.825 Giorni,	da 43.800 Ore,	da 2.628.000 Minuti	e da 157.680.000 Secondi.
Decennio è composto	da 10 Anni,	da 120 Mesi,	da 520 Settimane,	da 3.650 Giorni,	da 87.600 Ore,	da 5.256.000 Minuti	e da 315.360.000 Secondi.
Giubileo è composto	da 50 Anni,	da 600 Mesi,	da 2.600 Settimane,	da 18.250 Giorni,	da 438.000 Ore,	da 26.280.000 Minuti	e da 1.576.800.000 Secondi.
Centenario è composto	da 100 Anni,	da 1.200 Mesi,	da 5.200 Settimane,	da 36.500 Giorni,	da 876.000 Ore,	da 52.560.000 Minuti	e da 3.153.600.000 Secondi.
CinqueCentenario è composto	da 500 Anni,	da 6.000 Mesi,	da 26.000 Settimane,	da 182.500 Giorni,	da 4.380.000 Ore,	da 262.800.000 Minuti	e da 15.768.000.000 Secondi.
Millennio è composto	da 1000 Anni,	da 12.000 Mesi,	da 52.000 Settimane,	da 365.000 Giorni,	da 8.760.000 Ore,	da 525.600.000 Minuti	e da 31.536.000.000 Secondi.




Conversione Tempo:

Inserisci il valore da convertire: 1.0 ses min ore gg sett Mesi Anni Lustro Decade Giubileo Centenario DD-Cinquecentenario Millennio  


Secondo	Minuto	Ora	Giorno	Settimana
Mese	Anno	Lustro	Decade	Giubileo
Cent	500Cent	Millennio	Epoca	Era

• Grandezze di Dati: …

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In questo paragrafo parleremo delle unità di informazione e memorizzazione di dati. Esse sono:
Un bit è l'unità basica dell'informazione, un bit può avere solo i valori uno o zero.
Un byte è un'unità di informazione formata da otto bit, è una potenza di due (2⁸) quindi consente valori da 0 a 225 per un byte.
Un carattere è un'unità di informazione che corrisponde all'unità più piccola in una lingua scritta, ovvero un simbolo, come una lettera dell'alfabeto. Esso può essere rappresentato con un byte (ASCII) o con più byte (Unicode).
Vediamo gli altri multipli:

Simbolo	Descrizione	bit	Byte	Espressività
b	bit formato da	1 bit	1/8 Byte	21 = 2 stati
B	byte formato da	8 bit	100 byte = 1 Byte	28 = 0 a 225 caratteri
KB	Kilobyte formato da	8.192 bit	103 byte = 1.000 Byte	210 = 1024 Byte
MB	Megabyte formato da	8.388.608 bit	106 byte = 1.000.000 Byte	220 = 1.048.576 Byte
GB	Gigabyte formato da	8.589.934.592 bit	109 byte = 1.000.000.000 Byte	230 = 1.073.741.824 Byte
TB	Terabyte formato da	8.796.093.302.400 bit	1012 byte = 1.000.000.000.000 Byte	240 = 1.099.511.627.776 Byte
PB	Petabyte formato da	9.007.199.254.740.992 bit	1015 byte = 1.000.000.000.000.000 Byte	250 = 1.125.899.906.842.624 Byte
EB	Exabyte formato da	9.223.372.036.854.775.808 bit	1018 byte = 1.000.000.000.000.000.000 Byte	260 = 1.152.921.504.606.846.976 Byte
ZB	Zettabyte formato da	9.444.732.965.739.290.427.392 bit	1021 byte = 1.000.000.000.000.000.000.000 Byte	270 = 1.180.591.620.717.411.303.424 Byte
YB	Yottabyte formato da	9.671.406.556.917.033.397.649.408 bit	1024 byte = 1.000.000.000.000.000.000.000.000 Byte	280 = 1.208.925.819.614.629.174.706.176 Byte

Ripercorriamo tutti i dispositivi in grado di memorizzare dati nella storia dell'informazione:

• Parliamo del Floppy Disk o dischetto è un supporto di memoria digitale di tipo magnetico inventato dalla IBM. Ecco i vati formati:
  Quello da 8" ha 20 cm di lato.
  Quello da 5.25" ha 13 cm di lato.
  Quello da 3.5" ha 9 cm di lato.
  Vediamoli in dettaglio:

  Tipo	Dimensione
  Il Floppy Disk (8")	175 KB
  Il Floppy Disk (8" SSSD) Single Sided Single Density	250 KB
  Il Floppy Disk (8" DSSD) Double Sided Single Density	500 KB
  Il Floppy Disk (8" DSDD) Double Sided Double Density	1,2 MB
  Il Floppy Disk (5.25" SS) Single Sided	110-160 KB
  Il Floppy Disk (5.25" DD) Doppia densità	360 KB
  Il Floppy Disk (5.25" QD) Quadrupla densità	720 KB
  Il Floppy Disk (5.25" HD) Alta densità	1,2 MB
  Il Floppy Disk (3.5" DD) doppia densità	720 KB
  Il Floppy Disk (3.5" HD) alta densità	1,44 MB
  Il Floppy Disk (3.5" ED) densità estesa	2,88 MB

• Successivamente Philips e Sony hanno sviluppato il formato del compact disc CD composto da un disco di policarbonato trasparente, generalmente di 12 centimetri di diametro, formato da un sottile foglio di materiale metallico sul quale vengono memorizzate le informazioni, e successivamente letti per mezzo di un laser (per questo sono detti anche dischi ottici).
  I produttori hanno specificamente fissato la sua dimensione massima a 670 M, anche vista come durata massima in quanto il CD ROM poteva contenere anche musica, equivalente a 74 minuti per garantire che un singolo disco potesse contenere tutta la Nona Sinfonia di Beethoven, la quale ha una durata di 70 minuti.

  Tipo	Dimensione
  Il CD 74 minuti	670 MB
  Il CD 80 minuti	700 MB
  Il CD 90 minuti	800 MB

• Il DVD (Digital Video Disc) è un disco ottico il formato più comune ha una capacità di 4,7 GB.
  Si è ridotta la lunghezza d'onda più corta rispetto al CD:
  CD lunghezza d'onda 720 nm.
  DVD lunghezza d'onda 650 nm.
  Riducendo la lunghezza d'onda il dato salvato sul supporto può più e possono essere memorizzate più informazioni.
  Vediamo altri formati:

  Tipo	Diametro	Dimensione
  DVD SS SL Single Sided Single Layer	8 cm	1,46 GB
  DVD SS DL Single Sided Double Layer	8 cm	2,65 GB
  DVD DS SL Double Sided Single Layer	8 cm	2,92 GB
  DVD DS DL Double Sided Double Layer	8 cm	5,31 GB
  DVD SS SL Single Sided Single Layer	12 cm	4,70 GB
  DVD SS DL Single Sided Double Layer	12 cm	8,54 GB
  DVD DS SL Double Sided Single Layer	12 cm	9,40 GB
  DVD DS SL+DL Double Sided Single+Double Layer	12 cm	13,24 GB
  DVD DS DL Double Sided Double Layer	12 cm	17,08 GB

• Il Disco Blu-ray è stato sviluppato da Sony mentre Toshiba stava sviluppando la tecnologia HD DVD, non è riuscita ad imporsi sul mercato.
  Grazie all'utilizzo per la lettura e la scrittura di un laser a luce blu ha una lunghezza d'onda più corta rispetto al CD ed al DVD, il Blu-ray riesce a contenere fino a 200 GB di dati, ovvero quasi 40 volte di più rispetto a un DVD Single Layer-Single Side (4,7 GB).
  Blu-ray lunghezza d'onda 405 nm.
  CD lunghezza d'onda 720 nm.
  DVD lunghezza d'onda 650 nm.
  Vediamo altri formati:

  Tipo	Dimensione
  Disco Blu-ray (1 layer)	25 GB
  Disco Blu-ray (2 layer)	50 GB
  Disco Blu-ray (3 layer)	100 GB
  Disco Blu-ray (4 layer)	128 GB
  Disco Blu-ray (8 layer)	200 GB

Vediamo come convertire queste unità di misura:


Conversione Dati:

Inserisci il valore da convertire: 1.0 b B KB MB GB TB PB EB ZB YB  


b	Byte	KB	MB	GB
TB	PB	EB	ZB	YB

• Proporzioni e Percentuali: …

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• Le Proporzioni sono relazioni che coinvolgono quattro grandezze, sono l'uguaglianza tra il rapporto di certe grandezze, sono l'uguaglianza di un rapporto. Perciò possiamo dire che due coppie di numeri sono nello stesso rapporto tra loro. Data questa proporzione:
         a : b = c : d
  Definiamo estremi proporzionali i due numeri più esterni rispetto all'uguale a e d, e chiamiamo medi proporzionali i due numeri più vicini all'uguale b e c.
  Nella proporzione:
        5: 10 = 15: 30
  il prodotto dei medi è 10 * 15 = 150, ed il prodotto degli estremi è 5 * 30 = 150. N.B. si deve mantenere questa proporzione tra i termini.
  Data una proporzione matematica dobbiamo capire come trovare il termine incognito, per fare questo è possibile ricorrere alla proprietà fondamentale delle proporzioni secondo la quale il prodotto dei termini medi è uguale a quello degli estremi.
  Facciamo un esempio: se compriamo 80 quaderni e paghiamo 60€. Quanto si pagherebbe per l'acquisto di 100 quaderni?
         80 : 60 = 100 : x
         x * 80 = 60 * 100 ==≫ x = (60 * 100) / 80 = 75
  E la proporzione tra i termini è rispettata 80 : 60 = 1,333 e 100 : 75 = 1,333.
  

  Calcola Proporzione:

  Inserisci la Proporzione:  :  =  :      

• Una Percentuale è un rapporto che ha 100 al denominatore
  Calcolare la percentuale di 30 rispetto a 150
         30 : 150 = p : 100
         150 * p = 30 * 100 ==≫ p = (30 * 100) / 150
         p = 20%
  Perciò la percentuale di 30 rispetto a 150 è pari al 20%, e la proporzione tra i termini è rispettata 150 : 30 = 5 e 100 : 20 = 5.
  Calcolare il 5% di 180
         x : 180 = 5 : 100
         x * 100 = 5 * 180 ==≫ x = (5 * 180) / 100
         x = 9
  Perciò la percentuale 5% di 180 è 9, e la proporzione tra i termini è rispettata 100 : 5 = 20 e 180 : 9 = 20.
  Il prezzo di un maglione è di 125€ e viene applicato uno sconto del 30%. Qual è il prezzo scontato del maglione?
  Metodo 1
  Si determina il 30% di 125, cioè:
         125 * 30/100 = 37,5
  Si sottrae tale cifra dal prezzo del maglione, ossia:
         125 - 37,5 = 87,5
  Il prezzo del maglione dopo lo sconto è pari a 87,5 euro.
  Metodo 2
  Essendo lo sconto pari al 30%, il prezzo del maglione dopo lo sconto sarà pari al:
         100% - 30% = 70%
  del prezzo di partenza. Quindi si ha:
         125 * 70/100 = 87,5
  Il prezzo del maglione dopo lo sconto è pari a 87,5 euro.
  Metodo 3
  Usando le proporzioni, essendo lo sconto pari al 30%, il prezzo dello sconto 100% - 30% = 70%
         70 : 100 = x : 125
         x * 100 = 70 * 125 ==≫ x = (70 * 125) / 100 = 87,5
  Il prezzo del maglione dopo lo sconto è pari a 87,5 euro.
  

  Calcola Percentuale:

  Inserisci la Proporzione:  :  =  :         

  
  

  Scorporo dell'IVA:…

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Possiamo utilizzare le percentuali anche per lo scorporo dell'IVA: Imposta sul Valore Aggiunto che è un imposta dello Stato applicata sui consumi.
Attualmente ci sono queste aliquote:


• 22%: aliquota IVA ordinaria applicata sulla generalità di prodotti e servizi;

• 10%: aliquota IVA ridotta applicata ad alcuni prodotti e servizi del settore turistico, su alcuni generi alimentari e per alcuni interventi di recupero edilizio;

• 5%: aliquota IVA su alcune prestazioni socio-sanitarie, assistenziali ed educative; alcune spezie per alimenti; alcune formule di trasporto;

• 4%: aliquota IVA su prodotti di primaria importanza, ad esempio generi alimentari.

Effettuando lo scorporo dell'IVA si calcola il valore fiscalmente imponibile di un bene e l'IVA dovuta, partendo dal prezzo finale compreso di IVA.
Con lo scorporo il prezzo di un bene viene suddiviso in due distinte componenti:

• la base imponibile, ovvero il costo effettivo del bene senza IVA;

• L'imposta sul valore aggiunto pagata sul bene considerato.

La formula che sta alla base dello scorporo dell'IVA è:
       100 : (100+Aliquota IVA) = Somma imponibile : Prezzo finale del bene
Ipotizziamo di aver acquistato un bene del valore di 700 euro sul quale viene applicata l'IVA al 22%. Inserendo tali dati nella formula si ottiene:
       100 : (100+22) = Somma imponibile : 700
Somma imponibile = (100*700)/122 = 573,77 euro
Imposta dovuta si calcola:
       22 : 100 = imposta : 573,77
Imposta = (22*573,77)/100 = 126,22 euro
Perciò abbiamo Somma imponibile 573,77 euro + Imposta dovuta 126,22 euro = prezzo totale del bene 700 euro.


Calcola Scorporo IVA:

Inserisci il costo Totale: 1.0 Inserisci l'Aliquota: 22 10 5 4     
 :  =  :         




• Misure di Radioattività: …

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Prima di parlare delle misure della Radioattività dovremmo fare una introduzione al concetto. Premesso che non sono un fisico, mi sono documentato sull'argomento in maniera autonoma, perciò non ho la presunzione di spiegare in maniera esaustiva questo processo.
Dobbiamo iniziare ad introdurre vari concetti, prima di parlare della Radioattività, vediamoli brevemente: …

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• Un Atomo è costituito da 3 particelle:

  • Raggio di un Atomo è ra = 10^-10 m.

  • Raggio di un Nucleo è rn = 10^-14 m.

  • Elettrone che ha massa me = 9,11*10^-31 Kg, carica -1,602176634*10^-19 Coulomb e Raggio re = 10^-18 m.

  • Protone che ha massa mp = 1,6726*10^-27 Kg, carica 1,602176634*10^-19 Coulomb e Raggio rp = 10^-15 m.

  • Neutrone che ha massa mn = 1,6749*10^-27 Kg e non ha carica in quanto neutro.

  Protoni e Neutroni sono detti Nucleoni, perché fanno parte del nucleo che è la parte centrale dell'atomo, mentre gli Elettroni si muovono attorno al nucleo.
  Ogni atomo tende alla neutralità elettrica, ossia a non avere nessuna carica elettrica. Per questo motivo il numero di Elettroni attorno al nucleo è uguale al numero di Protoni presenti nel nucleo, dato che essi hanno cariche elettriche uguali ma di segno opposto, l'atomo è neutro.
  In numero di Elettroni Z definisce il comportamento chimico di un elemento, ovvero quanti e quali legami può fare e come siano intensi quest'ultimi.
  Z indica anche numero di Protoni.
  I Neutroni non hanno carica elettrica e condividono il nucleo con i Protoni i quali essendo di carica positiva tra di essi si respingerebbero ma essendo con i Neutroni non lo fanno. Essi sono soggetti a una forza attrattiva che è presente solo nel nucleo, si chiama forza nucleare forte.
  Il numero di Neutroni nel nucleo è N. La somma di Z e N è il numero di massa A, rappresenta il numero totale di Nucleoni.
         A = Z + N
  Il numero dei Neutroni non è fisso come il numero Z, infatti possono variare in numerosità in quanto sono neutri.
  Perciò un elemento tipo il Carbonio ha il numero Z = 6 ma possono esistere atomi di Carbonio che hanno N = 6 oppure 7 o 8 ed avranno numeri di massa pari A = 12 o 13 o 14 ma sono sempre atomi di Carbonio.

• Gli Isotopi di un certo elemento è gruppo di atomi che hanno un determinato numero Z ed un numero A variabile. In natura troviamo tranquillamente questi isotopi del Carbonio: C12 C13 e C14. Tutto il Carbonio che possiamo trovare in natura è formato da una percentuale di isotopi:
         Il C12 rappresenta il 98% di tutti gli atomi di Carbonio presenti in natura.
         Il C13 rappresenta il 1,07% di tutti gli atomi di Carbonio presenti in natura.
         Il C14 < 10^-12% di tutti gli atomi di Carbonio presenti in natura.
  Perciò ogni elemento in natura ha degli isotopi.
  I nuclei degli elementi esistenti in natura sono in genere stabili.
  Alcuni elementi pesanti però possiedono troppa energia, sono detti radioattivi, e sono invece instabili. Questi cercheranno modi per diminuire questa energia in eccesso per raggiungere la propria stabilità; perdendo delle parti del nucleo (processo di decadimento) trasformandosi in elementi più leggeri (isotopi).
  Durante questo decadimento, vengono emesse Particelle e Radiazioni.
  

• Le Radiazioni sono delle Onde Elettromagnetiche o Particelle energetiche che si muovono nello spazio.
  

  • Nel caso delle Onde Elettromagnetiche esse si differenziano dalle Onde Sonore perché generate dalla variazione di campi elettromagnetici, mentre le seconde sono generate dalla vibrazione di un corpo.
    Una ulteriore differenza riguarda il mezzo di propagazione:
    Le prime si propagano anche nel vuoto, mentre le Onde Sonore hanno bisogno di un mezzo di un mezzo elastico in cui propagarsi, essendo associate alla compressione di quest'ultimo, e non possono farlo nel vuoto.
    Una ulteriore differenza riguarda la velocità di propagazione:
    Le prime si propagano alla velocità della luce, mentre le Onde Sonore si propagano alla velocità del suono nell'aria ovvero 300 m/s.
    Per parlare delle Onde Elettromagnetiche dobbiamo avere presente lo spettro elettromagnetico:
    (Possiamo vedere che esse si differenziano rispetto alla loro lunghezza d'onda e rispetto all'energia)
    

    Frequenza Hz
    1024	1022	1020	1018	1016	1014		1012	1010	108	106	104
    Raggi Gamma			Raggi X	UV	Visibile	Infrarossi	Microonde	Onde Radio
    Lunghezza d'Onda m
    10-16	10-14	10-12	10-10	10-8	10-6		10-4	10-2	100	102	104
    Ionizzanti					Non Ionizzanti

    • Radiazioni Non Ionizzanti sono:

    • Radiazione Basse Frequenze, ha come lunghezza d'onda L > 10 km.

    Tipo	Lunghezza d'onda	Frequenza	Utilizzo
    ELF (Extremely low frequency	100.000 km - 10.000 km	3-30 Hz	Utilizzate come comunicazione radio con i sottomarini, studio del campo magnetico terrestre.
    SLF (Super low frequency)	10.000 km - 1.000 km	30-300 Hz	Utilizzate come comunicazione con i sottomarini.
    ULF (Ultra low frequency)	1.000 km - 100 km	300-3000 Hz	Utilizzate per le comunicazioni in miniera.
    VLF (Very low frequency)	100 km - 10 km.	3-30 kHz	Utilizzate in Marina per la comunicazione con sommergibili in emersione.

    • Radiazione Radio, ha come lunghezza d'onda L = [10 km - 10 cm].

    Tipo	Lunghezza d'onda	Frequenza	Utilizzo
    LF (Low frequency)	10 km - 1 km	30-300 kHz	Utilizzate per trasmissioni radio intercontinentali in AM, trasmissione del segnale di tempo standard per gli orologi radiocontrollati.
    MF (Medium frequency)	1 km - 100 m	300-3000 kHz	Utilizzate per trasmissioni radio in AM.
    HF (High frequency)	100 m - 10 m	3-30 MHz	Sono Onde corte utilizzate da Radioamatori, Banda cittadina, trasmissioni intercontinentali in codice Morse.
    VHF (Very high frequency)	10 m - 1 m	30-300 MHz	Utilizzate da Radio commerciali in FM, Aviazione, Marina, Forze dell'ordine, Televisione, Radioamatori, Radiofari.
    UHF (Ultra high frequency)	1 m - 100 mm	300-3000 MHz	Utilizzate da Radio PMR, Televisione, Telefonia cellulare, WLAN.
    SHF (Super high frequency)	100 mm - 10 mm	3-30 GHz	Utilizzate da Radar, Satelliti, WLAN.
    EHF (Extremely high frequency)	10 mm - 1 mm	30-300 GHz	Utilizzate da Trasmissioni satellitari e radioamatoriali.
    THF (Tremendously high frequency)	1 mm - 100 micrometro	300-3000 GHz	Utilizzate da Trasmissioni satellitari (onde submillimetriche o banda submillimetrica 300 GHz 3 THz) e radioamatoriali.

    • Radiazione Microonde, ha come lunghezza d'onda L = [10 cm - 1 mm].
      Queste sono utilizzate per la cottura o riscaldamento dei cibi nei forni a microonde.
      Sono onde elettromagnetiche con uno spettro di emissione sulla frequenza di 2,45 GHz con lunghezza d'onda di 12 cm, ed una potenza solitamente compresa tra 100 W e 700 W, che viene invia alla camera di cottura.
      Il funzionamento consiste nel combinare interazioni di un campo magnetico e di fasci di elettroni, i quali a contatto con un campo magnetico vengono deviati, subiscono una curvatura nella loro direzione di moto.
      Queste deviazioni e cambiamenti di velocità fornisce potenza sufficiente per le oscillazioni di radiofrequenza, che generano microonde.
      Le microonde riscaldano l'acqua e, a sua volta, riscalda l'intero prodotto, in che modo:
      Le molecole d'acqua presenti negli alimenti si comportano come dipoli elettrici e tendono ad allinearsi lungo il campo elettrico oscillante generato dalle microonde.
      Di conseguenza entrano in rapida oscillazione e, urtandosi le une con le altre, producono calore all'interno della sostanza da riscaldare o da cuocere, in un tempo assai inferiore a quello normalmente necessario utilizzando una fonte di calore.

    • Radiazione Infrarosso, ha come lunghezza d'onda L = [1 mm - 760 nm].

    • Radiazione Ottica, ha come lunghezza d'onda L = [760 mm - 390 nm].

      Colore	Lunghezza d'onda	Frequenza
      Rosso	L = [740 - 625] nm	F = [400 - 484] THz
      Arancione	L = [625 - 590] nm	F = [484 - 508] THz
      Giallo	L = [590 - 565] nm	F = [508 - 526] THz
      Verde	L = [565 - 520] nm	F = [526 - 576] THz
      Blu	L = [520 - 500] nm	F = [576 - 606] THz
      Indaco	L = [500 - 435] nm	F = [606 - 668] THz
      Violetto	L = [435 - 380] nm	F = [668 - 789] THz

    • Radiazioni Ionizzanti: sono molto energetiche e quando queste colpiscono un atomo, tolgono energia strappando via un elettrone, ionizzando gli atomi.
      Uno ione, indica un'entità molecolare elettricamente carica, in genere derivante dalla cessione o dall'acquisto di uno o più elettroni da parte di un atomo, una molecola o un gruppo di atomi legati fra loro.
      La radiazione ionizzante può essere composta da particelle subatomiche o ioni o atomi che si muovono ad alte velocità, o anche onde elettromagnetiche nell'estremità più energetica dello spettro elettromagnetico.
      

    • Radiazione Ultravioletta ad alta frequenza è considerata ionizzante. Ha come lunghezza d'onda L = [390 nm - 10 nm]
      Esse si estendono dalle radiazioni visibili all'occhio umano fino ai raggi X. Hanno una frequenza tra 10⁷ Ghz e 7,5*10⁵ Ghz.
      Viene classificata in A, B e C a seconda della lunghezza d'onda:

      • UV-A (400-315 nm)

      • UV-B (315-280 nm)

      • UV-C (280-100 nm)

      Il Sole emette raggi UV con una lunghezza d'onda compresa tra 250 e 360 nm. I raggi con lunghezza d'onda compresa tra 250 e 310 nm sono più energetici e sono nocivi per gli organismi viventi.
      Fortunatamente, lo strato di ozono nell'atmosfera terrestre filtra gran parte dei raggi UV ad alta energia e protegge gli esseri viventi dai raggi ionizzanti.
      Esso filtra il 100% dei raggi UV-C e il 95% dei raggi UV-B, lasciando passare soltanto i raggi UV-A, meno energetici rispetto agli altri.
      Queste radiazioni UV creano radicali liberi che sono molecole o un atomi particolarmente reattivi che contengono almeno un elettrone spaiato nel suo orbitale più esterno.
      A causa di questa caratteristica chimica i radicali liberi sono altamente instabili e cercano di tornare all'equilibrio rubando all'atomo vicino un elettrone necessario per pareggiare la propria carica elettromagnetica.
      Questo meccanismo dà origine a nuove molecole instabili, innescando una reazione a catena che, se non viene arrestata in tempo, finisce col danneggiare le strutture cellulari.

    • Radiazione X: ha una lunghezza d'onda compresa L = [10 nm - 1 pm] approssimativamente tra 10^-10 m o 10 nanometri (nm) o un Angstrom e 1/1000 di nanometro (1 picometro), classificata come radiazione ionizzante, avendo un potere di penetrazione molto elevato.
      I fotoni X sono molto energetici e sono prodotti da variazioni della cinetica degli elettroni.
      Furono scoperti da Rontgen mentre studiava il tubo catodico. In esso c'era una sorgente di elettroni, catodo come un filamento attraversato da una corrente tale per cui viene portato all'incandescenza liberando gli elettroni dagli atomi, che andavano a colpire un bersaglio all'altra estremità anodo un bersaglio fatto di tungsteno.
      Gli elettroni prodotti dal filamento riscaldato, venivano accelerati da una differenza di potenziale di qualche kilovolt contro il bersaglio di tungsteno.
      Quando il bersaglio di tungsteno veniva colpito da elettroni accelerati, esso generava raggi X.
      Se un elettrone viene decelerato oppure deviato dalla sua traiettoria emette una radiazione elettromagnetica, luce di sincrotrone.
      Questa decelerazione o deviazione avviene quando l'elettrone entra in contatto con l'interazione elettromagnetica dei nuclei degli atomi.
      Gli atomi ionizzati sono quelli a cui è stato strappato via uno degli elettroni più esterni, memo legati.
      Ma qui abbiamo elettroni accelerati che colpiscono un atomo vanno a scalzare gli elettroni più profondi e non quelli esterni (perciò avremo un atomo ionizzato ma in uno stato eccitato), ed in questo caso gli elettroni più esterni vanno a ricadere sull'orbitale lasciato libero da quest'ultimo appena scalzato, con la relativa emissione di fotoni.
      Quando un elettrone passa da un ultimo orbitale al penultimo emette un fotone con energia pari alla differenza di energia tra i due livelli o orbitali, possono emettere radiazioni nel visibile, infrarossa o ultravioletta.
      Ma qui stiamo parlando di livelli molto profondi non di quelli più esterni, che emettono energie elevate e quindi i raggi X.
      Scoperti dal Fisico tedesco Wilhelm Conrad Roentgen.
      Qusti a lunghezza d'onda superiore a 0,1 nm sono chiamati raggi X molli; a lunghezze minori, sono chiamati raggi X duri e più energetici.
      I raggi X molli vengono utilizzati a scopo diagnostico, nelle Radiografie RX ed anche nella Tomografia Assiale Computerizzata o TAC (il principio è che utilizzando i raggi X si ottengono sezioni del corpo ed utilizzando algoritmi di calcolo che ricompongono queste sezioni si può ricostruire l'immagine dell'oggetto tridimensionale).
      I raggi X duri vengono utilizzati nella cura del cancro, perché in grado di uccidere le cellule tumorali nella Radioterapia.
      I raggi X duri si affiancano ai raggi Gamma, in quanto sono molto energetici.

    • Radiazione Gamma: sono le più energetiche. La frequenza di questa radiazione è maggiore di 10²⁰ Hz, dunque possiede un'energia oltre i 100 keV e una lunghezza d'onda minore di 3*10^-13 m, molto inferiore al diametro di un atomo.
      Essi si distinguono dai raggi X per la loro origine:
             I raggi Gamma sono prodotti da transizioni nucleari o comunque subatomiche, o da eventi di annichilazione di un elettrone con un positrone.
             I raggi X sono prodotti da transizioni energetiche dovute a elettroni che da livelli energetici quantizzati esterni vanno in livelli energetici liberi più interni.
      La Radiazione Gamma è composta da fotoni molto energetici e non essendo dotati di massa, sono meno ionizzanti.
      Sono radiazioni elettromagnetiche prodotte dal decadimento radioattivo dei nuclei atomici o decadimento dei radionuclidi, possono essere prodotti nelle interazioni dei raggi cosmici con l'atmosfera o più raramente anche i fulmini producono questa radiazione, anche da Pulsar, Quasar.
      I raggi Gamma nei decadimenti nucleari vengono emessi sotto forma di singolo fotone.
      Essi sono stati scoperti dal francese Henri Becquerel professore di Marie Sklodowska in Curie e di Pierre Curie assieme ai quali vinse il premio Nobel per la scoperta della radioattività. Becquerel stava studiando la fluorescenza dei sali di Uranio, mentre Marie Curie e di Pierre Curie scoprirono due elementi più radioattivi dell'Uranio: il Polonio e il Radio.
      La figlia di Marie Curie e di Pierre Curie, Iren Curie studiò la possibilità di creare artificialmente nuclei radioattivi, o radionuclidi.
      Un radionuclide è un nucleo instabile che decade emettendo energia sotto forma di radiazioni.

    Noi siamo circondati da radiazioni e solo quelle ionizzanti sono radioattive.

  • Nel caso delle Particelle vengono prodotte da reazioni nucleari ovvero decadimento radioattivo dei nuclei atomici:

    • α (Alfa): sono radiazioni formate da nuclei di Elio (formato da due Protoni e due Neutroni) si ottengono anche dal decadimento del Plutonio. Osservate per la prima volta da Ernest Rutherford nel 1899.
      La reazione di decadimento coinvolge isotopi massicci. Il nucleo espelle due Protoni e due Neutroni ovvero un nucleo di Elio. La particella Alfa può trasportare una energia variabile.
      Perdendo un nucleo di Elio, l'isotopo retrocede di due posizioni nella tavola periodica, tipo l'Uranio₂₃₈ diviene Torio₂₃₄ con l'emissione di una particella Alfa.

    • β (Beta): sono radiazioni formate da Elettroni molto energetici, osservate per la prima volta da Henri Becquerel nel 1896.
      I Protoni e Neutroni sono formati da Quark che hanno un sapore UP e DOWN.
      

      • Protone possiede 2 Quark di tipo UP e 1 Quark di tipo DOWN, con carica elettrica Positiva.

      • Neutrone possiede 1 Quark di tipo UP e 2 Quark di tipo DOWN, con carica elettrica Neutra.

      I Quark possono cambiare sapore, ovvero uno dei Quark UP può trasformarsi in DOWN in questo caso si ha il decadimenti Beta che può essere di due tipi:

      • β-: uno dei Quark UP del Neutrone si trasforma in DOWN, il Neutrone allora si trasforma Protone, ma la carica non è conservata poiché il Protone è positivo, occorre emettere un Elettrone ovvero la particella negativa Beta-.
        Dalla produzione dell'Elettrone, che è un Leptone, deve essere conservato il numero leptonico, e quindi deve essere emesso un anti-leptone neutro ovvero un Antineutrino.
        Dato che l'isotopo cambia un Neutrone con un Protone non cambia il numero di massa atomica ma avanza di una posizione nella tavola periodica.
        Un esempio di decadimento Beta- è il Cesio₁₃₇ si trasforma in Bario₁₃₇ emettendo un Elettrone ed un Antineutrino elettronico.

      • β+: uno dei Quark UP del Protone si trasforma in DOWN, il Protone diventa Neutrone, allora dovrà essere emessa una particella di carica positiva che è il Positrone che è l'antiparticella dell'Elettrone nota come particella Beta+ positiva ed un Neutrino elettronico.
        Un esempio di decadimento Beta+ è il Fluoro₁₈ che diventa Ossigenio₁₈, stesso numero di massa atomica ma una posizione sulla tavole in meno, con l'emissione di un Positrone e di un Neutrino elettronico.
        N.B. il Positrone è un antiparticella (parliamo di antimateria) dell'Elettrone, appena incontrerà un Elettrone si annichilirà con esso producendo due Fotoni Gamma, che viaggiano in verso opposto.

    • γ (Gamma): sono radiazioni elettromagnetiche, rappresentate da Fotoni, osservati per la prima volta da Paul Villard nel 1900, ma fu battezzata da Rutherford nel 1903.
      Quando un Elettrone viene eccitato salendo di orbitale e poi ritorna al suo orbitale di appartenenza ed emette un Fotone che ricade nelle Radiazione Infrarosso.
      Anche un nucleo può essere eccitato e diseccitarsi ed emettere un Fotone che ricade nella Radiazione Gamma, L'energia di questi Fotoni è simile a quella dei Raggi X.
      Il nucleo emettere il Fotone ma rimane della stessa natura.

Vediamo l'impiego di tutte queste scoperte fisiche in ambito medico:

• Radiazioni esterne al corpo umano:

• Abbiamo visto precedentemente il funzionamento della RX e della TAC mediante l'uso della Radiazione X.

• La Risonanza Magnetica Nucleare o RNM che ci dà informazioni non solo sulla morfologia degli organi e tessuti ma anche sul loro funzionamento. Mentre la RX e TAC danno un immagine morfologica la RNM dà un immagine funzionale.
  Questa si basa su un principio fisico che riguarda la proprietà magnetica dei nuclei, l'atomo abbiamo detto essere neutro, ma in nucleo invece è carico positivamente. Il nucleo ha uno spin ovvero il nucleo ruota intorno a sé stesso e così facendo ha un asse di rotazione, lo spin è il vettore che sta sull'asse di rotazione.
  Essendo il nucleo carico, se venisse immerso in un campo magnetico tenderebbe ad orientarsi con esso. Il nucleo potrebbe essere visto come una trottola e potrebbe comportarsi come un piccolo magnete in un campo magnetico, orientandosi nello stesso verso del campo magnetico.
  Lo spostamento dell'asse di rotazione genera una emissione di energia, misurando la quale si riescono ad avere informazioni sulle proprietà dei nuclei.
  Perciò con la RNM andiamo a mappare le posizioni dei nuclei mentre con RX e TAC andiamo a mappare la posizione delle nuvole elettroniche colpite dei raggi X.
  La RNM è in grado di mappare la concentrazione e la posizione di molecole che hanno nuclei di idrogeno in prevalenza grassi, proteine e acqua, in modo tale da ricostruire dettagliatamente la geometria e la composizione degli organi o tessuti.
  Essa usa campi Magnetici di diversi Tesla per orientare i nuclei all'interno del campo.

• Radioattività utilizzando nuclei instabili (radiofarmaci) non più all'esterno ma all'interno del corpo umano, i quali decadono ed emettono particelle α, β o γ all'interno di un tessuto o un organo per osservarne il metabolismo:

• Le particelle β+ che con l'emissione del Positrone ed il successivo annichilimento con un Elettrone produrrà raggi Gamma sono usati per alcuni esami diagnostici di medicina nucleare, come ad esempio la Tomografia a Emissione di Positroni PET.
  Nella PET viene spesso utilizzato il fluorodesossiglucosio, uno zucchero radioattivo, che emette Positroni che si annichilano con gli Elettroni producendo coppie di raggi Gamma che evidenziano la massa tumorale (poiché spesso le cellule tumorali hanno un tasso metabolico più alto dei tessuti circostanti).

• La Single Photon Emission Computed Tomography o SPECT usa il decadimento di tipo γ gamma il nucleo radioattivo decade emettendo un raggio Gamma quindi un fotone e tramite questi riusciamo a vedere la morfologia degli organi o tessuti che vogliamo diagnosticare. È molto simile alla Scintigrafia che è una tecnica di imaging planare, mentre la SPECT è tridimensionale.

• La Scintigrafia, viene eseguita iniettando in vena un radiofarmaco Tecnezio radioattivo. La dose somministrata ad un soggetto adulto di solito si aggira intorno ai 740 MBq.
  La Scintigrafia si basa sulla proprietà fisica di alcuni tipi di cristallo di generare dei fotoni di luce visibile (scintille, da cui il nome di scintigrafia) quando colpiti da radiazioni X o Gamma gli impulsi luminosi registrati dalla "Gamma camera" vengono trasformati in impulsi elettrici e ricostruiti in forma di immagini digitali.
  Il radionuclide più utilizzato è il Tecnezio-99metastabile (Tc99m) che grazie al raggio Gamma emesso nel decadimento e ad un tempo di dimezzamento di circa 6 ore è alla base di numerosi radiofarmaci.
  

• Alcuni Radiofarmaci possono essere usati non solo per l'imaging, ma questi possono emettere particelle alfa α durante il suo decadimento e queste vanno a danneggiare le cellule tumorali. I radiofarmaci in questione sono 177Lu-PSMA-617 il Lutezio-177 o 177Lu è un isotopo radioattivo instabile del Lutezio, viene utilizzato per il tumore alla prostata.
  Questi Radiofarmaci come il Tecnezio-99 vengono prodotti da reattori nucleari o da acceleratori di particelle.

• Gli Acceleratori di particelle possono operare con molta precisione nel bombardare le cellule tumorali e questa è la radioterapia che prevalentemente utilizzano raggi X o fasci di Elettroni.
  Recentemente si sta studiando l'Adro terapia il nome viene da adroni, utilizzando sempre acceleratori di particelle che usano fasci di Protoni o Ioni chiamanti Adroni, e vengono curano tumori radio-resistenti.

Le radiazioni (trasporto di energia nello spazio) incontrando la materia possono trasferire la loro energia agli atomi o molecole, eccitandone gli elettroni.
Se l'energia è sufficiente a sottrarre l'elettrone alle forze avremmo un atomo o molecola ionizzati.
       Le Onde Radio interagiscono con lo spin di alcuni nuclei atomici.
       Le Microonde inducono rotazioni nelle molecole.
       I Raggi IR amplificano le naturali vibrazioni della molecola.
       I Raggi UV e quelli del visibile eccitano gli elettroni di valenza.
       I Raggi X riescono ad espellere gli elettroni più vicini al nucleo.
L'energia delle radiazioni ionizzanti si esprime in elettronvolt eV e definisce l'energia acquistata da un elettrone quando attraversa una differenza di potenziale di 1 Volt nel vuoto.


Conversione Energia:

Inserisci il valore di Lunghezza d'Onda: 1.0 femtometro picometro Angstroms nm micron m   J eV  




Conversione Energia:

Inserisci il valore di Frequenza: 1.0 Hz kHz MHz GHz THz   J eV  

Vediamo adesso le unità di misura della Radiazione. Si differenziano in quelle che misurano:

• L'Attività di una sostanza radioattiva: corrisponde ai decadimenti al secondo e sono:

  • Il Curie o Ci: definita come l'attività di un radionuclide che ha 37 miliardi di decadimenti al secondo ovvero 37*10¹⁰ disintegrazioni nucleari per secondo.

  • Il Becquerel o Bq: definita come l'attività di un radionuclide che ha un decadimento al secondo

• Il Danno Biologico delle radiazioni sugli organismi:

  • Dose Assorbita: misura la quantità di energia ceduta in una massa unitaria di tessuto.
    L'unità di misura corrente è il Gray Gy pari a 1 Joule * Kg^-1
    Il Rad (Radiation Absorbed Dose) vale: 100 erg * grammo.
           1 Rad = 0,01 Gy = 0,01 joule di energia assorbiti da un Kg di tessuto.

  • Dose Equivalente: ottenuta moltiplicando la dose assorbita D per un fattore di ponderazione per la radiazione Q che esprime la capacità della radiazione di generare effetti biologici nei tessuti non solo in rapporto all'energia ceduta ma anche in rapporto al tipo di radiazione.
           (H = D x Q)
    L'unità di misura è il Sievert Sv pari a 1 J * Kg^-1
    Il fattore di ponderazione Q vale:

    Per Elettroni, Raggi X e Raggi Gamma	Q = 1 (la dose equivalente coincide con quella assorbita)
    Per Neutroni e Protoni	Q = da 5 a 20
    Per le particelle alfa	Q = 20

    Perciò in base alla radiazione abbiamo:

    Radiazione	Q	Dose equivalente H
    Raggi X, Gamma o Beta	1	1 Sv
    Raggi Alfa	20	20 Sv
    Neutroni	--	da 3 a 11 Sv

    Vediamo nella vita comune la radiazioni a cui siamo soggetti:

    Esame Medico	Dose Equivalente
    Radioattività Naturale	2,4 mSv
    Radiografia RX	1 mSv
    TAC	3 ˜ 4 mSv
    PET	10 ˜ 20 mSv
    Scintigrafia	10 ˜ 20 mSv
    Radioterapia	10 ˜ 40 Sv

• Il Rontgen R è l'unità di misura della radiazione ionizzante riferibile solamente ai Raggi X e Raggi Gamma.
  Definito come la quantità di radiazione che produce in un campione di aria di 1 milliLitro a 0 °C e 1 atm, una ionizzazione pari ad una carica elettrica di 3,3356*10^-10C, ovvero: 2,08 * 10⁹ coppie di ioni

Facciamo una tabella di conversione
Ci = 3,7 * 10¹⁰ Bq e 1 Bq = 2,7 × 10^-11 Ci
Rad = 0,01 Gy e 1 Gy = 100 Rad
Rad = 0,01 Sievert e 1 Sievert = 100 Rad
Roentgen = 114,025085519 Sievert e 1 Sievert = 0,0088 Roentgen
Rad = 8,77 * 10^-5 Roentgen e 1 Roentgen = 11402,5086 Rad


Conversione Radiazione Attività:

Inserisci il valore della Radiazione: 1.0 Ci Bq   Ci Bq  




Conversione Radiazione Danno Biologico:

Inserisci il valore della Radiazione: 1.0 Rad Gy Roentgen Sievert   Rad Gy Roentgen Sievert