Fisica 5F - Liceo Caccioppoli

Programma di Fisica
Classe VF a.s. 2014-2015
prof. Longobardi Giuseppe
1. Termodinamica
Il ciclo di Otto.
Rappresentazione grafica del lavoro sviluppato nel ciclo sul diagramma di Clapeyron.
Il ciclo Diesel e rappresentazione del lavoro sviluppato nel diagramma di Clapeyron.
Confronto dei rendimenti nel ciclo di Otto e nel ciclo Diesel.
2. Elettrologia
Breve Storia della scoperta dell'elettricità ed etimologia della parola:
Il pendolino elettrostatico;
L'elettricità vetrosa e l'elettricità resinosa;
L'elettroscopio;
Elettrizzazione per contatto e per conduzione;
Legge in base alla quale la corrente si distribuisce unicamente sulla superficie dei
conduttori;
Legge di Coulomb;
Costante dielettrica del vuoto;
Costanti dielettriche assolute e relative;
Concetti di campo elettrico e sua unità di misura;
Linee di flusso del campo elettrico;
Campo generato da una carica puntiforme, da due cariche puntiformi uguali e da
due cariche puntiformi di segno opposto (dipolo elettrico);
Concetto generale di flusso;
Flusso del campo elettrico;
Teorema di Gauss con dimostrazione;
La gabbia di Faraday;
Calcolo del campo elettrico all'esterno di un conduttore mediante l'utilizzo del
Teorema di Gauss per l'elettrostatica;
Campo elettrico prodotto da una superficie piana infinitamente estesa e da un filo
uniformemente carico, calcolati mediante il Teorema di Gauss per l'elettrostatica;
Concetto di potenziale elettrico e sua unità di misura;
Potenziale elettrico prodotto da una carica puntiforme;
Relazione tra campo elettrico e gradiente del potenziale;
Concetto di capacità di un conduttore;
Calcolo della capacità di un condensatore piano;
Condensatori in serie ed in parallelo e calcolo della loro capacità:
Concetto di divergenza;
Equazione di Laplace per l'Elettrostatica;
Assenza di punti di equilibrio stabile in una regione sede di un campo elettrostatico;
Equazione di Poisson in presenza di densità di carica;
L'esperienza di Millikan e la scoperta della natura granulare dell'elettricità (nonché
della carica dell'elettrone);
3. Elettrodinamica
La corrente elettrica;
Dielettrici e conduttori;
Moto termico e moto di deriva degli elettroni all'interno di un conduttore cui è
applicata una differenza di potenziale;
Le due leggi di Ohm;
Effetto Joule e potenza elettrica dissipata;
Resistenze in serie e in parallelo;
Risoluzione di circuiti elettrici con un unico generatore;
Le due leggi di Kirchhoff;
Risoluzione di circuiti con due generatori e varie resistenze mediante le leggi di
Kirchhoff;
La corrente nei liquidi;
Le leggi di Volta;
La pila di Volta;
L'effetto Seebeck;
L'elettrolisi;
La I e la II legge di Faraday;
L'elettroscopio condensatore di Volta;
La conduzione nei gas;
Scarica elettrica nei gas a bassa pressione;
I raggi catodici;
4. Il magnetismo;
Magneti naturali e magneti artificiali, magneti temporanei e magneti permanenti;
La bussola;
Il campo magnetico e le sue linee di flusso;
Il magnetismo terrestre;
Declinazione ed inclinazione magnetica;
La Terrula di Gilbert;
Forza esercitata da un campo magnetico su un conduttore percorso da corrente;
Campo magnetico generato da un conduttore percorso da corrente:
Campo magnetico generato da un filo rettilineo, da una spira e da un solenoide
percorsi da corrente;
Legge di Biot e Savart;
Teorema della circuitazione di Ampère;
La legge di Gauss per il magnetismo;
Interazione tra due conduttori percorsi da corrente;
La legge di Ampère-Maxwell;
La legge di Faraday-Neumann-Lenz;
Vari esempi di forza elettromotrice indotta;
Forza elettromotrice indotta in una spira posta in rotazione in un campo magnetico;
Le quattro equazioni di Maxwell;
La previsione da parte di Maxwell dell'esistenza delle onde elettromagnetiche sulla
base delle sue quattro equazioni;
La previsione di Maxwell della velocità di propagazione delle onde
elettromagnetiche;
La conferma sperimentale da parte di Hertz dell'esistenza delle onde
elettromagnetiche;
Lo spettro elettromagnetico;
La scoperta dei raggi X da parte di Roentgen;
L'esperienza di J. J. Thomson e la scoperta dell'elettrone;
5. La crisi della Fisica classica e la Relatività
La crisi della fisica classica a cavallo dei secoli XIX e XX;
La teoria dell'Etere cosmico e la fallimentare esperienza di Michelson e Morley;
Il problema della non invarianza delle leggi dell'elettromagnetismo al variare del
Sistema di riferimento inerziale;
Le trasformazioni di Lorentz;
I due principi della Teoria della Relatività speciale di A. Einstein;
Relatività del concetto di simultaneità dedotto dai due Principi col gedanken
experimente dei treni;
Deduzione da parte di Einstein della dilatazione dei tempi e della contrazione delle
lunghezze;
Il cronotopo di Minkowsky;
Eventi che possono ed eventi che non possono entrare in relazione causale nel
cronotopo di Minkowsky;
L'invariante di Minkowsky;
Il paradosso dei gemelli;
L'esperienza degli orologi atomici su due aerei circolanti l'uno verso est, l'altro verso
ovest allo scopo di verificare le previsioni della Relatività ristretta;
L'esperienza dei muoni, come ulteriore prova della relatività speciale;
Il paradosso del garage;
La massa relativistica e la necessità logica della sua introduzione;
La deduzione da parte di Einstein della relazione massa-energia a partire
dall'espressione della massa relativistica da lui introdotta;
La fissione nucleare;
La bomba a fissione;
La fusione nucleare;
Bombe a fissione-fusione e bombe a fissione-fusione-fissione;
Introduzione alla Teoria della Relatività Generale: il Principio di Equivalenza;
La curvatura della luce nei campi gravitazionali come conseguenza del Principio di
Equivalenza;
La curvatura dello spazio-tempo in presenza di masse;
L'esperienza del gruppo di fisici inglesi condotti da Eddington durante l'eclissi di sole
del 1919, allo scopo di provare la curvatura dei raggi luminosi ad opera del sole;
Redshift gravitazionale e dilatazione gravitazionale relativistica del tempo;
Il moto orbitale dei pianeti come moto inerziale in una spazio-tempo curvo;
Accenno alle geometrie non euclidee;
Equazione di campo di Friedmann;
I tre modelli di universo di Friedmann e loro destino;
L'esperienza sulla mappatura della radiazione di fondo allo scopo di stabilire la
geometria del nostro Universo e suoi risultati;
6. Introduzione alla Fisica Quantistica;
Radiazione di corpo nero;
La "catastrofe ultravioletta";
Ipotesi di Max Planck per spiegare lo spettro di corpo nero;
L' effetto fotoelettrico e sua spiegazione da parte di Einstein (1905);
Il modelli atomico di Thomson e quello di Rutherford;
La quantizzazione del momento angolare e l'atomo di Bhor;
L'equazione d'onda di De Broglie;
Il principio di indeterminazione di Heisenberg e sue conseguenze;
La non località della Meccanica Quantistica;
Critiche di Einstein alla Meccanica quantistica.
Il docente
Gli alunni