Liceo scientifico "B. Cavalieri " CLASSE : Verbania 4 LICEO SCIENTIFICO - SEZ. A PROGRAMMA DI FISICA Anno Scolastico 2014/2015 Testo in uso: L'Amaldi per licei scientifici.blu, Vol. 1 e Vol. 2, Ugo Amaldi, ed. Zanichelli Vol. 1 Ripasso su: vettori, moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato, le tre leggi della dinamica, moto circolare uniforme, e moto armonico. La temperatura: definizione operativa di temperatura: termoscopio e termometro e sua taratura; scala Celsius, Fahrenheit e assoluta o Kelvin; dilatazione lineare, superficiale(cenno), volumetrica dei solidi e leggi relative; dilatazione dei liquidi e comportamento anomalo dell’acqua; trasformazioni dei gas, Prima e seconda Legge di Gay-Lussac, Legge di Boyle, grafici relativi; gas perfetto ed equazione di stato dei gas perfetti, costante R; peso atomico, molecolare, mole, numero di Avogadro e legge di Avogadro. Problemi relativi. Il calore: calore e lavoro, esperienza di Joule; energia in transito; capacità termica, calore specifico, quantità di energia e variazione di temperatura, caloria; calorimetro, calcolo del calore specifico e della temperatura di equilibrio; conduzione, convezione ed irraggiamento e legge di Stefan-Boltzmann; costante solare ed effetto serra. Problemi relativi. Modello microscopico della materia: Moto browniano, pressione del gas perfetto, energia cinetica media, interpretazione microscopica della pressione; temperatura dal punto di vista microscopico, equipartizione dell’energia; velocità quadratica media; energia interna per gas perfetto e per gas reale; gas, solidi e liquidi spiegati con energia interna; equazione di stato di van der Waals. Il primo principio della termodinamica: scambi di energia: sistema termodinamico e stato del sistema, energia interna di un sistema fisico e funzioni di stato; principio zero della termodinamica; trasformazioni quasistatiche (isobara, isocora, isoterma, ciclica, adiabatica ed equazioni della trasformazione adiabatica); lavoro termodinamico per trasformazione isobara e ciclica; Primo Principio della Termodinamica; applicazioni del primo principio a trasformazione isobara, isocora, isoterma, ciclica ed adiabatica. Problemi relativi. Il secondo principio della termodinamica: le macchine termiche cicliche; bilancio energetico di una macchina termica, Secondo Principio della Termodinamica: enunciato di Lord Kelvin, enunciato di Clausius, enunciato del rendimento; trasformazioni reversibili e irreversibili; teorema di Carnot; ciclo di Carnot e grafico relativo; rendimento della macchina di Carnot; ciclo frigorifero (cenno). Problemi relativi. Terzo principio della termodinamica o legge di Nernst (pag.519). Vol. 2 Onde elastiche: onde, onde su una corda , trasversali e longitudinali; fronti d'onda e raggi; onde periodiche e loro caratteristiche; onde armoniche leggi e grafici relativi; interferenza, interferenza su una retta e nel piano. Problemi relativi. Il suono: le onde sonore e le loro caratteristiche oggettive; caratteristiche del suono (altezza, intensità, timbro), livello di intensità sonora; limiti di udibilità; l’eco; lo onde stazionarie; battimenti; effetti Doppler, velocità supersonica e numero di Mach. Problemi relativi. Le onde luminoso: onde e corpuscoli e natura duale della luce; interferenza della luce, esperimento di Young; diffrazione e diffrazione della luce; i colori e la lunghezza d’onda, confronto con il suono; emissione ed assorbimento della luce, spettro a righe e continuo. Problemi relativi. Carica elettrica e legge di Coulomb: elettrizzazione per strofinio, modello microscopico; conduttori ed isolanti; definizione operativa di carica elettrica: elettroscopio, il coulomb, conservazione della carica elettrica, particelle elementari (quark); la Legge di Coulomb nel vuoto e nel mezzo; elettrizzazione per induzione e polarizzazione. Problemi relativi. Il campo elettrico: concetto di campo, definizione del vettore campo elettrico E, forza elettrica; campo elettrico di una carica puntiforme e di più cariche puntiformi; linee di campo ed esempi relativi; flusso del vettore campo E e teorema di Gauss ( I° eq. Di Maxwell); campo elettrico generato da distribuzione piana di carica, da distribuzione sferica di carica. Problemi relativi. Il potenziale elettrico: forze conservative, energia potenziale meccanica (della forza peso, gravitazionale, della molla), energia potenziale elettrica per una carica e per più cariche puntiformi; il potenziale elettrico, la differenza di potenziale elettrico, moto spontaneo delle cariche elettriche; potenziale di una carica puntiforme; superfici equipotenziali ed esempi, linee di campo e superfici equipotenziali; relazione fra campo elettrico e potenziale (E = ∆V/∆d); circuitazione di E, significato fisico e conservatività del campo elettrostatico, II° eq. di Maxwell. Problemi relativi. Fenomeni di elettrostatica: distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico e densità di carica; campo elettrico e potenziale di un conduttore in equilibrio elettrostatico (situazione interna, sul conduttore e in prossimità del conduttore); teorema di Coulomb, potere delle punte; capacità di un conduttore isolato, il farad e i suoi sottomultipli; campo elettrico, potenziale e capacità di una sfera carica isolata; condensatore, campo elettrico generato da un condensatore, capacità di un condensatore piano; capacità condensatore sferico (cenno); condensatori in serie e parallelo; energia immagazzinata da un condensatore, lavoro di carica, densità di energia elettrica nel condensatore; verso le equazioni di Maxwell. Problemi relativi. Corrente elettrica continua: definizione di corrente elettrica e di intensità di corrente; verso della corrente e tipi di corrente (vedi appunti); generatore ideale di tensione e circuiti elettrici; la Prima legge di Ohm e resistenza elettrica; resistenze in serie e in parallelo e risoluzione di un circuito; leggi di Kirchhoff (cenni); potenza elettrica dissipata ed effetto Joule, il kilowattora; definizione di f.e.m., generatore reale di tensione. Problemi relativi. La corrente elettrica nei metalli: conduttori metallici, spiegazione microscopica dell’effetto Joule, velocità di deriva degli elettroni; la Seconda legge di Ohm e la resistività; resistore variabile; dipendenza della resistività dalla temperatura e i superconduttori; estrazione degli elettroni da un metallo, lavoro e potenziale di estrazione, elettronvolt; effetto termoionico e fotoelettrico; effetto Volta ed effetto Seebeck o termoelettrico. L'insegnante Rosalba Pironi Gli studenti Verbania, 10-06-2015 2