esempi di applicazione dei concetti elementari 16/08/2014 1
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ESEMPI DI APPLICAZIONEDEI CONCETTI ELEMENTARI
11/04/23 1
Una “sostanza” come può essere contenuta, distribuita in un contenitore?
11/04/23 3
COSì’…….
Sostanza:I libri in biblioteca
11/04/23 4
….oppure così…..
11/04/23 5
Sostanza: gli abitantinelle abitazioni
COSì’…….
11/04/23 6
….oppure così…..
11/04/23 7
Una “sostanza” come può essere
impilata?
Una “sostanza” come può essere contenuta, distribuita in un contenitore?
11/04/23 8
sostanza…
…11/04/23 9
sostanza…
…
superficie
superficie
dislivello
dislivello
Quantità di sostanza
Quantità di sostanza
CAPACITA’
CAPACITA’
Grandezza estensiva
Grandezza estensiva
Grandezza intensiva
Grandezza intensiva11/04/23 10
Contesto globaleQuartiere
città
Impatto ambientale
eMergia
11/04/23 11
sostanza…
Come se al cinema creassi la regola di non potersi sedere a caso ma di occupare sempre prima la prima fila di sedie vicino allo schermo, poi la seconda, poi la terza… e così via
In Natura c’è una regola: occupare sempre i primi posti.
11/04/23 12
Il numero di casse apertecondiziona la lunghezza della coda a parità del numero di persone
capacità
Grandezza intensiva
Quantità di
sostanza
11/04/23 13
REGOLA
Una sostanza tende ad andare nella posizione di minimo potenziale
11/04/23 14
Aeree equivalentiBasi e altezze diverse
11/04/23 15
Da un punto di vista fisico
La quantità di sostanza è uguale ma impilata su segmenti diversi per cui raggiunge potenziali diversi.
11/04/23 16
Alcune conseguenze pratiche a parità di quantità di sostanza
C=numero di caselli aperti C=numero di casse apertecoda co
da
11/04/23 17
11/04/23 18
?
Abbiamo individuato la relazione tra sostanza –capacità - dislivello e
la modalità con cui impilo la sostanza
rilevanza da un punto di vista del potenziale…
11/04/23 19
Capacità
dislivello grandezza intensiva
Come si immagazzi
na la sostanza
Quantità di
sostanza grandezza estensiva
11/04/23 20
DENSITÀ
11/04/23 21
Qualcosa di più semplice?
Sotto gli occhi di tutti?
11/04/23 22
DILUIZIONI DI COLORE
11/04/23 23
11/04/23 24
DILUIZIONI DI COLORE
Sostanza: quantità di coloreCapacità: volume di acqua
Densità = massa / Volume
Densità = quantità di sostanza/capacità
Intensità di
colore
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11/04/23 26
Sostanza = quantità di luceCapacità = misura della superficie illuminataGrand. Intensiva = intensità luminosa
DENSITÀ
11/04/23 27
SALINITA’
La salinità è un fattore ecologico di considerevole
importanza, in grado di influenzare la tipologia di
organismi che vivono nell’acqua. La salinità influenza le specie di
piante, batteri, animali in grado di crescere in un
ambiente acquatico, o in un terreno lambito
dall'acqua
11/04/23 28
SALINITA’Concentrazione salinaè un parametro che esprime il contenuto in sali nell’acqua
La salinità rappresenta la somma delle masse di differenti elementi chimici presenti in un dato volume di acqua
1 g di sale in 10 ml di acqua5 g di sale in 10 ml di acqua10 g di sale in 100 ml di acqua
Volume di acqua
Massa del sale
11/04/23 29
SALINITA’Concentrazione salinaè un parametro che esprime il contenuto in sali nell’acqua
La salinità rappresenta la somma delle masse di differenti elementi chimici presenti in un dato volume di acqua
1 g di sale in 10 ml di acqua5 g di sale in 10 ml di acqua10 g di sale in 100 ml di acqua
CAPACITA’
QUANTITÀ DI
SOSTANZA
11/04/23 30
SALINITA’ Come distribuisco (impilo) una massa in un volume
CAPACITA’
Oceani Mar mediterraneo
Mar morto
35 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)
38.5 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)
300 g per chilogrammo di acqua
SOSTANZA
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SALINITA’ Come distribuisco (impilo) una massa in un volume
CAPACITA’=
volume di
acqua
Oceani Mar mediterraneo
Mar morto
35 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)
38.5 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)
300 g per chilogrammo di acqua
QUANTITA’ di
SOSTANZA
= gr di sale
GRANDEZZA
INTENSIVA=
concentrazione
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SALINITA’
CAPACITA’=
volume di
acqua
Oceani Mar mediterraneo
Mar morto
35 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)
38.5 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)
300 g per chilogrammo di acqua
QUANTITA’ di
SOSTANZA
= gr di sale
GRANDEZZA
INTENSIVA=
concentrazione
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SALINITA’
Come distribuisco (impilo) una massa in un volume
La salinità è un fattore ecologico di considerevole
importanza, in grado di influenzare la tipologia di
organismi che vivono nell’acqua. La salinità influenza le specie di
piante, batteri, animali in grado di crescere in un
ambiente acquatico, o in un terreno lambito
dall'acqua
11/04/23 34
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Capacità termica
Temperatura raggiunta dall’acqua in un contenitore posto sulla piastra riscaldante al variare della quantità di acqua.
Capacità (contenitore) = massa di acqua
Sostanza (contenuto) = caloregr intensiva = temperatura
20° 40°+
Calore si somma (grandezza estensiva)
Temperatura ( grandezza intensiva) è il risultato della media
20° +
40°
Densità di un corpo
Pesa di più 1 kg di ferro o 1 kg di paglia?
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Densità di un corpo
Come la massa si distribuisce in un volume
Densità = massa / Volume
Densità = quantità di sostanza / capacità
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INTERAZIONI TRA POPOLAZIONI
INTERAZIONI INTRA SPECIFICHE
La competizione è uno dei meccanismi attraverso cui opera la selezione naturale
Capacità?
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Quando una specie di individui ha a disposizione un territorio limitato, aumenta la densità di quella specie cioè il potenziale cresce in fretta
Cosa succede quando si raggiunge una elevata densità?Mancano le risorse. Le varie specie evitano di arrivare ad esaurire le risorse e adottano vari e strategie per controllare un ulteriore aumento della popolazione
11/04/23 39
Controllare un aumento della densità
I potenziali alti sono instabili
Aumenta la densità perché aumenta la popolazione
Aumenta il potenziale perché aumenta la quantità di sostanza
Aumenta la densità perché ho territorio limitato
Aumenta il potenziale perché ho capacità bassa
11/04/23 40
meccanismi per limitare l’ accrescimento della popolazione prima che risentano dell’effetto del sovraffollamento e esauriscano completamente le risorse disponibili.
Competizione è causata dall’aumentare della densità della popolazione.
INTERAZIONI INTRA SPECIFICHE
11/04/23 41
Fenomeni come il territorialismoLa struttura gerarchicaL’esodo…..
Serie di comportamenti per mantenere costante un adeguato rapporto tra maschi adulti e risorse del territorio
1
Sostanza: numero di maschi fertili(legato al numero di nascite e quindi alla popolazione)
Capacità: il territorio con le sue risorse
11/04/23 42
Fenomeni come il territorialismoLa struttura gerarchicaL’esodo…..
Gli animali tendono a restringere le dimensioni del territorio in aree ricche dal punto di vista trofico
2
11/04/23 43
NO 10 piantine
SI’10 piantine
In alcune specie di uccelli monogame, maschi che difendono territori poveri di risorse non vengono scelti dalle femmine
Se si semina la brughiera per aumentare la produzione di ericacee, i maschi delle pernici bianche nordiche difendono territori meno estesi
11/04/23 44
Fenomeni come il territorialismoLa struttura gerarchicaL’esodo…..
3
Le api operaie (sterili) allevano un numero di regine (femmine fertili) che dipende dalla quantità di risorse trofiche presenti nel territorio. Se l’ambiente è povero di risorse alimentari, il numero di regine allevate viene ridotto a poche unità
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11/04/23 46
territorioterritorio
Con risorse disponibili
CAPACITÀ
Densità = come si distribuisce una determinata popolazione di individui su un determinato territorio
Fattori cultur
ali
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Densità = come si distribuisce una determinata popolazione di individui su un determinato territorio
Fattori cultur
ali
quantità di
sostanzaVariazintensiva
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11/04/23 49
SOSTANZA - CAPACITA’ - POTENZIALE
Quando una sostanza viene immagazzinata in un contenitore si accumula aumentando progressivamente il suo potenziale.
Più sostanza si immagazzina e più aumenta il potenziale della dell’ultima quantità di sostanza aggiunta.
Un contenitore di capacità grande immagazzina sostanza senza aumentarne troppo il potenziale. Un contenitore di capacità piccola comporta un aumento rapido del potenziale della sostanza.
Il potenziale della sostanza indica il “livello” raggiunto dalla sostanza nel contenitore.
sostanza
capacità
pote
nzia
le
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DIFFERENZA DI POTENZIALECORRENTERESISTENZA
11/04/23 51
Riprendiamo il concetto di quantità di sostanza, capacità e potenziale nella situazione a teatro
sostanza…
Come se al cinema creassi la regola di non potersi sedere a caso ma di occupare sempre prima la prima fila di sedie vicino allo schermo, poi la seconda, poi la terza… e così via
In Natura c’è una regola: occupare sempre i primi posti.
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Il numero di casse apertecondiziona la lunghezza della coda a parità del numero di persone
capacità
Grandezza intensiva
Quantità di
sostanza
11/04/23 53
11/04/23 54
Fino a questo momento abbiamo considerato la situazione come se sfogliassimo un album di fotografie: abbiamo considerato separatamente ciò che succede prima dell’ingresso e dopo l’ingresso
11/04/23 55
Proviamo ora a considerare la situazione dinamica della coda per fare il biglietto e dell’ingresso in sala come se fosse un film, vedendo la situazione come un processo
11/04/23 56
Casse
Situazione di attesa in coda ad alto potenziale
11/04/23 57
Casse
Sala ad alta capacità e basso potenziale
11/04/23 58
Flusso di persone attraverso le biglietterie verso la sala
Casse
11/04/23 59
La differenza di potenziale causa un flusso di persone.Il numero di casse aperte e la rapidità con cui le cassiere danno i biglietti (resistenza) determinano il numero di persone che entrano in sala nell’unità di tempo (corrente).
“Nel 1997 circa un ¼ dei nuovi permessi concessi a cittadini di paesi "a forte pressione migratoria" sono stati rilasciati per motivi di famiglia; in altre parole circa 23mila immigrati sono giunti nel nostro paese principalmente allo scopo di ricongiungersi con la famiglia di origine. Si tratta di un flusso in costante crescita a testimoniare la sempre maggiore stabilità della presenza straniera nel nostro Paese.”
Sostanza che si muove:
Differenza di potenziale:
Intensità corrente:
Resistenza:
“Nel 1997 circa un ¼ dei nuovi permessi concessi a cittadini di paesi "a forte pressione migratoria" sono stati rilasciati per motivi di famiglia; in altre parole circa 23mila immigrati sono giunti nel nostro paese principalmente allo scopo di ricongiungersi con la famiglia di origine. Si tratta di un flusso in costante crescita a testimoniare la sempre maggiore stabilità della presenza straniera nel nostro Paese.”
Sostanza che si muove:persone
Differenza di potenziale:nostalgia della famiglia
Intensità corrente:numero di immigranti al mese
Resistenza: difficoltà burocratiche, viaggio, costi
Le migrazioni sono spostamenti che gli animali compiono in modo regolare, periodico (stagionale), lungo rotte ben precise. Le migrazioni sono sempre seguiti da un ritorno alle zone di partenza.
Differenza di potenziale:
Intensità corrente:
Resistenza:
Le migrazioni sono spostamenti che gli animali compiono in modo regolare, periodico (stagionale), lungo rotte ben precise. Le migrazioni sono sempre seguiti da un ritorno alle zone di partenza.
Differenza di potenziale:differenza di clima
Intensità corrente:numero di animali che migrano nell’unità di tempo
Resistenza: cacciatori, distanza, stanchezza,….
Modello della circolazione del sangue
Sostanza che si muove:
Corrente:
Differenza di potenziale:
Resistenza:
Modello della circolazione del sangue
Sostanza che si muove: sangue (fluido)
Corrente: quantità di sangue che il cuore pompa al minutoDifferenza di potenziale: differenza di pressione determinata dalla contrazione muscolare del cuoreche funge da pompa
Resistenza (vene e arterie): aumenta all’assottigliarsi e all’allungarsi dei condotti (arterie, vene, capillari)
Sostanza che si muove:
Corrente:
Differenza di potenziale: Resistenza:
Sostanza che si muove: cocacola ; jogurt
Corrente: quanto liquido scorre nell’unità di tempo
Differenza di potenziale: differenza di pressione Resistenza: diametro, lunghezza e forma della cannuccia, viscosità della sostanza
Perché se attacchiamo troppi elettrodomestici salta la valvola?
Come sono collegati i vari elettrodomestici?
Come sono collegate le luci dell’albero di Natale?
Come avviene il gonfiaggio di una camera d’aria?
Perché se foro la camera d’aria si sgonfia?
Perché quando rilascio la pompa l’aria non torna ad uscire?
Perché faccio sempre più fatica a pompare?
Sostanza che si muove:
Corrente:
Differenza di potenziale: Resistenza:
Come avviene il gonfiaggio di una camera d’aria?
Perché se foro la camera d’aria si sgonfia?
Perché quando rilascio la pompa l’aria non torna ad uscire?
Perché faccio sempre più fatica a pompare?
Sostanza che si muove: aria
Corrente: quanta aria passa nell’unità di tempo
Differenza di potenziale: differenza di pressione Resistenza: dimensione valvola, difficoltà nell’apertura
Sostanza che si muove:
Corrente:
Differenza di potenziale:
Resistenza:
Vasi comunicanti
Vasi comunicanti
Sostanza che si muove: acqua
Corrente: volume di acqua che scorre nell’unità di tempoDifferenza di potenziale: differenza di pressione, dislivello Resistenza: diametro e lunghezza dei tubi, ventolina
11/04/23 74
DIFFERENZA DI POTENZIALE - CORRENTE -RESISTENZA
Una sostanza ad alto potenziale in un contenitore in comunicazione con un altro contenitore a più basso potenziale si sposta in una quantità per unità di tempo quanto maggiore quanto più alta è la differenza di potenziale. Quando i due potenziali sono uguali la sostanza non si sposta.La differenza di potenziale è la causa dello spostamento della sostanza.
La corrente è la quantità di sostanza che nell’unità di tempo passa per un certo punto del condotto. Non è da confondere con la velocità con cui essa si muove.
A parità di differenza di potenziale, l’intensità della corrente di sostanza è determinata dal condotto entro cui fluisce. La proprietà del condotto di determinare il passaggio della corrente si chiama resistenza.
diff
eren
za d
i po
tenz
iale
resistenzacorrente
11/04/23 75