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1° scientifico · Fisica
L'attività scientifica · Grandezze e misura

Notazione scientifica e cifre significative

La luce viaggia a $300\,000\,000\ \mathrm{m/s}$ e un globulo rosso misura appena $0{,}000008\ \mathrm{m}$. Scrivere tanti zeri è scomodo e ci si sbaglia facilmente: per questo i fisici usano la notazione scientifica, un modo breve e standard di scrivere numeri molto grandi o molto piccoli. Alla fine della pagina la useremo anche per rispondere a una domanda: perché in un temporale vedi il lampo molto prima di sentire il tuono?

Numeri molto grandi e molto piccoli

Perché funziona? Ogni volta che l'esponente aumenta di $1$, il numero viene moltiplicato per $10$; ogni volta che diminuisce di $1$, viene diviso per $10$. L'esponente indica quindi di quanti posti si sposta la virgola.

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La luce viaggia a $300\,000\,000\ \text{m/s}$. Scrivi quella velocità in notazione scientifica.

La luce viaggia a $300\,000\,000\ \text{m/s}$. Scrivi quella velocità in notazione scientifica.

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Un globulo rosso misura circa $0,000008\ \text{m}$ di diametro. Esprimi quella lunghezza in notazione scientifica.

Un globulo rosso misura circa $0,000008\ \text{m}$ di diametro. Esprimi quella lunghezza in notazione scientifica.

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Un giorno ha $86\,400$ secondi. Scrivilo in notazione scientifica.

Un giorno ha $86\,400$ secondi. Scrivilo in notazione scientifica.

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Scrivere correttamente in notazione scientifica

Il numero 250.000 scritto in tre modi: 25·10⁴ e 0,25·10⁶ non sono in notazione scientifica, mentre 2,5·10⁵ lo è, perché il coefficiente è compreso tra 1 e 10. Lo stesso numero, 250.000, scritto in tre modi 2 5 · 10⁴ ✗ 25 ≥ 10 0 2 5 · 10⁶ ✗ 0,25 < 1 2 5 · 10⁵ ✓ 1 ≤ a < 10

Per passare dalla notazione scientifica al numero scritto per esteso si sposta la virgola nel verso opposto.

Ordine di grandezza

Spesso non serve il valore esatto, ma solo «di che taglia» è una grandezza. L'ordine di grandezza è la potenza di $10$ più vicina al numero. Se in $a\cdot10^{n}$ il coefficiente è minore di circa $3$ (più precisamente, minore di $\sqrt{10}\approx3{,}16$), l'ordine di grandezza è $10^{n}$; altrimenti è $10^{n+1}$. Per esempio $2{,}5\cdot10^{5}$ ha ordine di grandezza $10^{5}$, mentre $7\cdot10^{5}$ ha ordine di grandezza $10^{6}$.

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Scrivi con tutte le sue cifre il numero $4,5\cdot10^{3}$.

Scrivi con tutte le sue cifre il numero $4,5\cdot10^{3}$.

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Una portaerei ha una massa di circa $9,7\cdot10^{7}\ \text{kg}$. Scrivi quella massa con tutte le sue cifre.

Una portaerei ha una massa di circa $9,7\cdot10^{7}\ \text{kg}$. Scrivi quella massa con tutte le sue cifre.

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Esercitati★☆☆Da iniziare
Tra questi tre modi di scrivere lo stesso numero, solo uno è una notazione scientifica corretta. Di' quale e spiega che cosa non va negli altri due: a) $25\cdot10^{4}$…

Tra questi tre modi di scrivere lo stesso numero, solo uno è una notazione scientifica corretta. Di' quale e spiega che cosa non va negli altri due:

  1. a) $25\cdot10^{4}$
  2. b) $2,5\cdot10^{5}$
  3. c) $0,25\cdot10^{6}$
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Completa gli spazi vuoti: $6\,000 = 6\cdot10^{\dots}$ e $0,003 = 3\cdot10^{\dots}$.

Completa gli spazi vuoti: $6\,000 = 6\cdot10^{\dots}$ e $0,003 = 3\cdot10^{\dots}$.

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Confrontare e operare

La massa di un elettrone è circa $9{,}11\cdot10^{-31}\ \mathrm{kg}$ e quella di un protone circa $1{,}67\cdot10^{-27}\ \mathrm{kg}$. Anche se $9{,}11$ sembra maggiore di $1{,}67$, quale delle due particelle ha davvero più massa?

Retta con quattro numeri in notazione scientifica ordinati: 9,8·10³, 3,2·10⁴, 4·10⁴ e 1,5·10⁵; si confronta prima l'esponente e, se coincide, il coefficiente. 9,8·10³ esponente 3 3,2·10⁴ esponente 4 4·10⁴ esponente 4 1,5·10⁵ esponente 5 stesso esponente: si confronta 3,2 con 4 dal minore al maggiore

Quindi il protone ha più massa dell'elettrone: l'esponente $-27$ è maggiore di $-31$.

Per moltiplicare si moltiplicano i coefficienti e si sommano gli esponenti; per dividere si dividono i coefficienti e si sottraggono gli esponenti, come nelle proprietà delle potenze di $10$: $10^{m}\cdot10^{n}=10^{m+n}$ e $10^{m}:10^{n}=10^{m-n}$.

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Quale è maggiore: $2\cdot10^{5}$ o $3\cdot10^{4}$? Scrivili con tutte le loro cifre e confrontali.

Quale è maggiore: $2\cdot10^{5}$ o $3\cdot10^{4}$? Scrivili con tutte le loro cifre e confrontali.

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Esercitati★★☆Da iniziare
Ordina dal minore al maggiore questi numeri scritti in notazione scientifica: $3,2\cdot10^{4}$; $9,8\cdot10^{3}$; $1,5\cdot10^{5}$; $4\cdot10^{4}$. Spiega che cosa…

Ordina dal minore al maggiore questi numeri scritti in notazione scientifica: $3,2\cdot10^{4}$; $9,8\cdot10^{3}$; $1,5\cdot10^{5}$; $4\cdot10^{4}$. Spiega che cosa guardi per primo per confrontarli: le cifre davanti o gli esponenti.

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Esercitati★★☆Da iniziare
Quante volte è maggiore $6\cdot10^{8}$ di $2\cdot10^{5}$? Fallo dividendo le potenze di dieci e dai il risultato in notazione scientifica.

Quante volte è maggiore $6\cdot10^{8}$ di $2\cdot10^{5}$? Fallo dividendo le potenze di dieci e dai il risultato in notazione scientifica.

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Esercitati★★☆Da iniziare
Calcola $(3\cdot10^{4})\cdot(2\cdot10^{3})$ ed esprimi il risultato in notazione scientifica.

Calcola $(3\cdot10^{4})\cdot(2\cdot10^{3})$ ed esprimi il risultato in notazione scientifica.

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Esercitati★★★Da iniziare
Il suono viaggia nell'aria a $3,4\cdot10^{2}\ \text{m/s}$ e la luce, a $3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$. a) Quante volte è più veloce la luce del suono? Arrotonda a una cifra…

Il suono viaggia nell'aria a $3,4\cdot10^{2}\ \text{m/s}$ e la luce, a $3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$. a) Quante volte è più veloce la luce del suono? Arrotonda a una cifra significativa. b) Usa quel risultato per spiegare perché in un temporale vedi prima il lampo e senti dopo il tuono.

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Cambiare unità con la notazione scientifica

Per confrontare o operare, le grandezze devono essere nella stessa unità. Conviene allora trasformare tutto con le potenze di $10$: $1\ \mathrm{km}=10^{3}\ \mathrm{m}$, $1\ \mathrm{mm}=10^{-3}\ \mathrm{m}$, $1\ \mathrm{kg}=10^{3}\ \mathrm{g}$, $1\ \mathrm{nm}=10^{-9}\ \mathrm{m}$.

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La massa di una formica è di circa $3\cdot10^{-3}\ \text{g}$ e quella di un elefante, di circa $6\cdot10^{3}\ \text{kg}$. a) Esprimi la massa dell'elefante in grammi, in…

La massa di una formica è di circa $3\cdot10^{-3}\ \text{g}$ e quella di un elefante, di circa $6\cdot10^{3}\ \text{kg}$. a) Esprimi la massa dell'elefante in grammi, in notazione scientifica. b) Con le due masse già in grammi, quale ha l'esponente maggiore? Quale dei due animali ha più massa?

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Esercitati★★★Da iniziare
Ordina queste tre distanze dalla minore alla maggiore, trasformandole prima tutte in metri e in notazione scientifica: a) Un grande ponte di $4\cdot10^{6}\ \text{mm}$.…

Ordina queste tre distanze dalla minore alla maggiore, trasformandole prima tutte in metri e in notazione scientifica:

  1. a) Un grande ponte di $4\cdot10^{6}\ \text{mm}$.
  2. b) Una tappa ciclistica di $1,8\cdot10^{2}\ \text{km}$.
  3. c) Un volo di $9\cdot10^{5}\ \text{m}$.
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Cifre significative

Tre compagni misurano la lunghezza dello stesso quaderno con righelli diversi e scrivono $21\ \mathrm{cm}$, $21{,}0\ \mathrm{cm}$ e $21{,}03\ \mathrm{cm}$. Le tre scritture dicono la stessa cosa?

La notazione scientifica aiuta: $5{,}97\cdot10^{24}$ ha $3$ cifre significative, tutte quelle del coefficiente.

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Quante cifre significative ha ciascuna di queste misure? Spiega il criterio che hai seguito in ogni caso. a) $2,50\ \text{cm}$ b) $0,034\ \text{kg}$ c) $1,02\ \text{L}$

Quante cifre significative ha ciascuna di queste misure? Spiega il criterio che hai seguito in ogni caso.

  1. a) $2,50\ \text{cm}$
  2. b) $0,034\ \text{kg}$
  3. c) $1,02\ \text{L}$
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Con il righello del tuo astuccio misuri lo spessore di una moneta e ottieni $0,2\ \text{cm}$. a) Quante cifre significative ha quella misura? b) Perché non ha senso…

Con il righello del tuo astuccio misuri lo spessore di una moneta e ottieni $0,2\ \text{cm}$. a) Quante cifre significative ha quella misura? b) Perché non ha senso scrivere $0,2000\ \text{cm}$ se il righello segna solo i millimetri?

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Arrotondamento e operazioni

Una calcolatrice mostra molte cifre, ma non tutte hanno significato fisico. Bisogna arrotondare.

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La calcolatrice di Vera mostra $7,8462$ come risultato di una misura. Arrotondalo a due cifre significative e poi a tre.

La calcolatrice di Vera mostra $7,8462$ come risultato di una misura. Arrotondalo a due cifre significative e poi a tre.

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Esercitati★★☆Da iniziare
La popolazione dell'Italia è di circa $47\,615\,034$ abitanti. Scrivila in notazione scientifica arrotondata a tre cifre significative.

La popolazione dell'Italia è di circa $47\,615\,034$ abitanti. Scrivila in notazione scientifica arrotondata a tre cifre significative.

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Esercitati★★★Da iniziare
Ximena calcola la densità di un sasso e la calcolatrice mostra $2,68473\ \text{g/cm}^3$. La bilancia che ha usato misurava con tre cifre significative e il cilindro…

Ximena calcola la densità di un sasso e la calcolatrice mostra $2,68473\ \text{g/cm}^3$. La bilancia che ha usato misurava con tre cifre significative e il cilindro graduato, solo con due. a) Sapendo che un risultato non può essere più preciso del dato meno preciso, con quante cifre significative deve dare Ximena il suo risultato? b) Scrivilo correttamente arrotondato.

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Calcoli con numeri enormi

Mettiamo insieme tutto: notazione scientifica, unità e cifre significative.

Chiudiamo il gancio iniziale: la luce viaggia a $3\cdot10^{8}\ \mathrm{m/s}$ e il suono a $3{,}4\cdot10^{2}\ \mathrm{m/s}$. Il rapporto è $\dfrac{3\cdot10^{8}}{3{,}4\cdot10^{2}}\approx9\cdot10^{5}$, cioè circa $10^{6}$ come ordine di grandezza: la luce è circa un milione di volte più veloce. Per questo in un temporale il lampo ti arriva praticamente subito, mentre il tuono arriva dopo secondi.

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La luce del Sole impiega circa $8\ \text{min}$ e $20\ \text{s}$ ad arrivare sulla Terra. a) Trasforma quel tempo in secondi. b) Con la velocità della luce,…

La luce del Sole impiega circa $8\ \text{min}$ e $20\ \text{s}$ ad arrivare sulla Terra. a) Trasforma quel tempo in secondi. b) Con la velocità della luce, $3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$, calcola la distanza del Sole dalla Terra in metri, in notazione scientifica. c) Esprimila anche in chilometri.

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Un nanometro è la miliardesima parte di un metro: $1\ \text{nm} = 10^{-9}\ \text{m}$. Il capello di Nora ha uno spessore di $5\cdot10^{-5}\ \text{m}$. a) Quanti…

Un nanometro è la miliardesima parte di un metro: $1\ \text{nm} = 10^{-9}\ \text{m}$. Il capello di Nora ha uno spessore di $5\cdot10^{-5}\ \text{m}$. a) Quanti nanometri misura? b) Quante volte è più spesso di una molecola d'acqua, che misura circa $3\cdot10^{-10}\ \text{m}$? Dai il risultato arrotondato a una cifra significativa.

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L'insegnante scrive alla lavagna: «massa della Terra: $5,97\cdot10^{24}\ \text{kg}$». a) Quante cifre significative ha quel dato? b) Scrivilo arrotondato a una sola…

L'insegnante scrive alla lavagna: «massa della Terra: $5,97\cdot10^{24}\ \text{kg}$». a) Quante cifre significative ha quel dato? b) Scrivilo arrotondato a una sola cifra significativa. c) Che cosa si perde arrotondando così? Spiega in quali situazioni ha senso farlo.

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Quanti secondi ha un anno? a) Calcolalo sapendo che un anno ha $365$ giorni, un giorno $24\ \text{h}$, un'ora $60\ \text{min}$ e un minuto $60\ \text{s}$. b) Esprimi il…

Quanti secondi ha un anno? a) Calcolalo sapendo che un anno ha $365$ giorni, un giorno $24\ \text{h}$, un'ora $60\ \text{min}$ e un minuto $60\ \text{s}$. b) Esprimi il risultato in notazione scientifica con due cifre significative.

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Una scheda di memoria da $256\ \text{GB}$ contiene circa $2,56\cdot10^{11}$ byte e ogni foto del cellulare occupa circa $4\cdot10^{6}$ byte. a) Quante foto entrano nella…

Una scheda di memoria da $256\ \text{GB}$ contiene circa $2,56\cdot10^{11}$ byte e ogni foto del cellulare occupa circa $4\cdot10^{6}$ byte. a) Quante foto entrano nella scheda? b) Esprimi il risultato arrotondato a una cifra significativa. c) Spiega perché qui ha senso dare una cifra significativa e non sei.

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In sintesi

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