LICEO SCIENTIFICO “ R. CACCIOPPOLI” – NAPOLI A.S. 2010-2011 Classe V sez. C FISICA Prof. P. Santoro PROGRAMMA SVOLTO 1. 2. ELETTROSTATICA ED ELETTRODINAMICA Cariche elettrostatiche. Elettrizzazione per strofinio e per induzione Elettroscopio a foglie. Forza di Coulomb. Costante dielettrica. Unità di misura della carica elettrica. Carica dell’elettrone Campo elettrico e sua caratteristica vettoriale. Linee di forza di un campo elettrico Potenziale elettrostatico e differenza di potenziale Flusso del campo elettrico e teorema di Gauss Circuitazione del campo elettrico Moto di una carica in un campo elettrico Condensatore, capacità di un condensatore, unità di misura della capacità Collegamento in serie ed in parallelo dei condensatori Conduttori ed isolanti Definizione di intensità di corrente elettrica Concetto di f.e.m. (d.d.p.). Cenni alle esperienze di Galvani e Volta. Pila elettrica di Volta Legge di Ohm, resistività e resistenza elettrica Collegamento in serie ed in parallelo delle resistenze elettriche Potenza elettrica ed effetto Joule ELETTROMAGNETISMO Proprietà magnetiche della materia Magnetismo, magneti permanenti e domini magnetici Campo magnetico e caratteristica vettoriale di un campo magnetico Esperienza di Oersted Forza agente su un conduttore percorso da corrente. Legge di Laplace Esperienza di Ampere, definizione dell’ampere Campo magnetico prodotto dalle correnti elettriche Vettore induzione magnetica. Legge di Biot-Savart Definizione di flusso del campo magnetico e teorema di Gauss Circuitazione del vettore induzione magnetica Permeabilità magnetica. Materiali diamagnetici, paramagnetici, ferromagnetici Ciclo di isteresi magnetica Induzione elettromagnetica. Leggi di Faraday-Neumann. Legge di Lenz Cenni alle tensioni alternate sinusoidali 3. Formulazione delle equazioni di Maxwell Caratteristiche delle onde elettromagnetiche Propagazione delle onde elettromagnetiche Velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche Frequenza e lunghezza d’onda Classificazione delle onde elettromagnetiche 4. RELATIVITA’ Meccanica classica e principi fondamentali Relatività galileiana e trasformazioni di Galileo Esperienza di Michelson e Morley Trasformazioni di Lorentz Principi della relatività ristretta Simultaneità di due eventi Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze Concetto di massa relativistica Equivalenza massa-energia. Equazione di Einstein Principi della relatività generale, principio di equivalenza Conseguenze della relatività generale: deformazione spazio-tempo, quasar, red shift gravitazionale, spostamento del perielio dell’orbita di mercurio. 6. EVOLUZIONE DELLA FISICA DEL XX SECOLO Concetto di quanto di energia ed emissione quantizzata dell’energia Effetto fotoelettrico e potenziale d’arresto Frequenza di soglia. Concetto di fotone. Effetto fotoelettrico spiegato con la teoria dei quanti Effetto Compton Termodinamica e radiazione del corpo nero Leggi di Stefan-Boltzmann e dello spostamento di Wien Costante di Planck Spettro di emissione e spettro di assorbimento Modelli atomici tradizionali (Thompson, Rutherford) Modello atomico di Bohr (livelli atomici e numeri quantici) Spettri dell’atomo di idrogeno: (serie di Lymann, serie di Balmer, serie di Paschen e serie di Brackett); frequenza degli spettri di emissione. Formula di Ritz 5. ONDE ELETTROMAGNETICHE ENERGIA NUCLEARE Nucleo atomico (protoni e neutroni) Radioattività naturale Emissione di particelle decadimento edemissione di raggi cattura elettronicaneutrino. Costante e periodo di decadimento. Periodo di dimezzamento. Legge del decadimento radioattivo Energia di legame e difetto di massa Unità di misura dell’energia: definizione dell’elettronvolt Curva dell’energia di legame per nucleone in funzione del numero di massa Fusione nucleare: reazione di fusione utilizzante gli isotopi dell’idrogeno Produzione di trizio mediante l’impiego del litio. Plasmi e relativo confinamento Fissione nucleare e reazione a catena Elementi fissili principali: 92U235 - 94PU239 Caratteristica dell’ 92U238 Reattore nucleare: caratteristiche, barre di controllo e moderatore Reattore autofertilizzante 7. 8. MECCANICA QUANTISTICA Leggi deterministiche e leggi probabilistiche: distinzione tra mondo macroscopico e mondo microscopico; Dualità onda-corpuscolo Esperienza della doppia fenditura. Esperimento di Feymann Onda pilota e relazione di De Broglie; Principio di indeterminazione di Heisenberg Funzione d’onda ed equazione di Schrodinger CENNI ALLA FISICA DELLE PARTICELLE Classificazione delle particelle in funzione della massa: leptoni ed adroni Caratteristiche delle particelle: massa, carica, momento angolare Classificazione delle forze: elettromagnetica, gravitazionale, nucleare forte e nucleare debole. Intensità relativa delle forze e raggio d’azione Particelle di massa e mediatori di forza (fotoni, gravitoni, gluoni e bosoni W e Z) Spin: intero, frazionario Classificazione delle particelle in funzione dello spin Principio di esclusione di Pauli Particelle ed antiparticelle (cenno) GLI ALUNNI IL DOCENTE