sistema fisico

sistema fisico

sistema fisico ambiente, fenomeno o dispositivo studiato mediante le leggi della fisica. A seconda della branca specifica della fisica applicata per lo studio del sistema, si parla di sistema meccanico, sistema termodinamico, sistema quantistico ecc. Un sistema fisico viene studiato realizzandone una schematizzazione mediante un opportuno modello che consenta di fare predizioni sul suo comportamento (→ sistema fisico, modello di un). Si definisce risposta di un sistema fisico la dipendenza delle variabili di uscita dalle variabili di ingresso. Un sistema fisico di dice lineare se la sua risposta è una funzione lineare degli argomenti; in altre parole, se la relazione che lega l’uscita y all’ingresso x è data da y = ƒ(x), il sistema è lineare se per ogni ingresso del tipo ax₁ + bx₂, con a e b costanti, l’uscita vale

dove y_i è l’uscita corrispondente all’ingresso x_i. Questa proprietà implica che l’uscita corrispondente a una combinazione lineare di ingressi è la combinazione lineare delle uscite corrispondenti ai singoli ingressi. Per un sistema fisico lineare vale il principio di sovrapposizione degli effetti per il quale la risposta in presenza di due stimoli è uguale alla somma delle risposte causate da ciascuno stimolo separatamente. Un sistema fisico che si trova vicino a una configurazione di equilibrio può essere approssimato da un sistema lineare. Si definisce eccitazione di un sistema fisico l’incremento dell’energia del sistema rispetto a un valore di riferimento. Il concetto di eccitazione è utilizzato soprattutto in meccanica quantistica nel cui ambito, per ogni sistema, è definito un valore minimo dell’energia detto stato fondamentale rispetto al quale sono misurate le eccitazioni. Un sistema fisico si dice invariante per traslazione se il suo stato non dipende dalla posizione nello spazio. Questo avviene, per esempio, in assenza di forze esterne o con forze esterni costanti nello spazio. In un tale sistema risulta conservata la quantità di moto. Analogamente, si dice che un sistema fisico è invariante per rotazione se il suo stato non dipende da variabili angolari, e in questo caso risulta conservato il momento angolare. In generale si dimostra che a ogni invarianza di un sistema fisico corrisponde una quantità conservata e viceversa.