ITCG “CATTANEO con LICEO SCIENTIFICO DALL’AGLIO”
PROGRAMMA DI FISICA
Per la classe IV sezione P
Anno Scolastico 2015/2016
Docente: GENITONI DONATELLA
1.
Materia: FISICA
PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Il mondo della termodinamica. Principio di equivalenza calore-lavoro: il calore diventa una forma di energia.
Trasformazioni di energia meccanica in calore. L’equivalente meccanico del calore. Trasformazioni reversibili e
irreversibili. Lavoro termodinamico. Primo principio della termodinamica. Calcolo dell’energia interna di un gas
perfetto. Relazioni tra i calori specifici dei gas perfetti. Relazione di Mayer. Calcolo del rapporto Cp/Cv per un gas
perfetto. Trasformazione adiabatica e sue equazioni.
2.
SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Osservazione sui principi della termodinamica. La diffidenza iniziale verso il secondo principio. Le trasformazioni
energetiche hanno un senso privilegiato. Il calore: una forma degradata di energia. Particolari aspetti del secondo
principio della termodinamica. Le trasformazioni di energia termica in meccanica e l’enunciato di Kelvin. Aspetto
pratico del secondo principio. Teorema e ciclo di Carnot. Il principio di Nerst: terzo principio della termodinamica.
L’evoluzione spontanea dei fenomeni naturali. Enunciato di Clausius. Macchine frigorifere.
3.
ENTROPIA
L’entropia nei processi reversibili. Variazione di entropia in un ciclo reversibile. Variazione di entropia tra due stati di
equilibrio qualsiasi. Variazione di entropia dell’universo. Variazione di entropia di un gas perfetto. L’aumento di
entropia nei processi irreversibili. Variazione di entropia nell’espansione senza lavoro esterno. Variazione di entropia
nello scambio di calore tra due corpi. Variazione di entropia in una qualsiasi trasformazione irreversibile. Alcune
proprietà dell’entropia. Entropia e probabilità. Interpretazione statistica dell’entropia. Probabilità termodinamica di uno
stato. Equazione di Boltzmann. Morte entropica. Ordine, disordine ed entropia. L’entropia come misura del disordine.
4.
ONDE ELASTICHE E LORO PROPAGAZIONE
Composizione di oscillazioni armoniche. Energia del moto vibratorio armonico. Moti oscillatori reali. Moto oscillatorio
smorzato. Moto oscillatorio forzato. Processi ondulatori. Onde e loro proprietà. Produzione di un’onda elastica. Onde
trasversali e onde longitudinali. Velocità di propagazione delle onde longitudinali e trasversali. Fronti d’onda e raggi.
Grandezze caratteristiche delle onde. Equazione dell’onda. Alcuni fenomeni connessi con la propagazione delle onde.
Riflessione delle onde. Rifrazione delle onde. Diffrazione delle onde. Principio di Huygens. Interpretazione teorica dei
fenomeni connessi con la propagazione delle onde. Riflessione. Rifrazione. Diffrazione. Principio di sovrapposizione.
Interferenza delle onde. Interferenza costruttiva. Interferenza distruttiva. Onde stazionarie. Vibrazioni delle corde.
Corda fissata alle due estremità. Corda fissata a una estremità.
5.
IL SUONO
Produzione, propagazione e ricezione delle onde sonore. Infrasuoni e ultrasuoni. Le caratteristiche del suono. Limiti di
udibilità e livello sonoro. Effetto Doppler. Il bang supersonico. Onde stazionarie nei tubi. Tubo aperto alle due
estremità. Tubo chiuso a una estremità.
6.
PROPAGAZIONE E RIFLESSIONE DELLA LUCE. RIFRAZIONE DELLA LUCE
Natura della luce. Leggi della riflessione della luce. Specchi piani. Specchi sferici. Elementi caratteristici. Fuochi. Punti
coniugati. Costruzione delle immagini. Analisi quantitativa degli specchi sferici. Equazione dei punti coniugati.
Ingrandimento lineare. La luce: corpuscolo o onda? Rifrazione della luce. Leggi della rifrazione. Interpretazione teorica
della rifrazione. Indici di rifrazione.
7.
LE PROPRIETA’ ONDULATORIE DELLA LUCE
L’energia trasportata dalla luce. L’angolo solido. Le grandezze che misurano l’energia della luce. Le grandezze
fotometriche. La fase di un’onda elettromagnetica e il cammino ottico. Differenza di fase ed interferenza. L’interferenza
della luce su una pellicola trasparente. L’interferometro di Young a doppia fenditura. La diffrazione della luce. Reticoli
di diffrazione.
8.
ELETTROSTATICA
Elettrizzazione dei corpi. Conduttori e isolanti. La polarizzazione dei dielettrici. L’induzione elettrostatica. La legge di
Coulomb. Forza di interazione elettrostatica. Principio di sovrapposizione. Forza fra due cariche in un dielettrico.
Campo elettrico. Il campo elettrico di una carica puntiforme. Rappresentazione del campo. Sovrapposizione dei campi
generati da cariche puntiformi. Flusso del campo elettrico e teorema di Gauss. Applicazioni del teorema di Gauss.
9.
FISICA MODERNA
Storia dell’atomo. L’atomo di Bohr. Dentro il nucleo atomico. Ipotesi di Majorana. Materia e antimateria. La teoria di
Dirac. La scoperta del positrone da parte di Anderson. Le forze della natura. La forza di gravità. La forza
elettromagnetica. La forza debole. La forza nucleare forte. La conferenza di Shelter Island. L’unificazione. La teoria
quantistica dei campi. L’elettrodinamica quantistica o QED. La scoperta dei Quark. La teoria elettrodebole.
L’esperimento Gargamelle. La scoperta di Rubbia. La cromodinamica quantistica. Il modello standard.
Ogni argomento è stato approfondito con la risoluzione di una ampia gamma di problemi ed esercizi, nonché, là dove è
possibile, da esperienze di laboratorio.
Castelnuovo Monti, lì 14 giugno 2016
L’INSEGNANTE
Donatella Genitoni
