LICEO SCIENTIFICO STATALE “G.B. GRASSI”
CLASSI PRIME 2015/16
INDICAZIONI DI LAVORO PER LA
SOSPENSIONE DEL GIUDIZIO IN FISICA
Liceo scientifico e liceo delle scienze applicate
In relazione alle esigenze del secondo anno di corso, si segnala la necessità di una soddisfacente conoscenza dei
contenuti del programma di seguito indicato; durante il periodo estivo dovrai rivedere con attenzione sia la teoria che
la sua applicazione, tramite lo svolgimento di esercizi e problemi.
Poniti l’obiettivo di assimilare i contenuti indicati, curando con particolare attenzione il linguaggio utilizzato e la
chiarezza dell’esposizione. Oltre al manuale di fisica (Ugo Amaldi, L’Amaldi. Blu, Zanichelli), ti servirai del materiale che
trovi sul sito del liceo.
A fine agosto dovrai sostenere una prova scritta (sugli argomenti indicati, durata un’ora e mezza) per stabilire se hai
colmato le lacune nella tua preparazione.
PROGRAMMA
1. Introduzione alla fisica ed elementi di base di matematica
Di che cosa si occupa la fisica? Costruzione grafici (anche con Excel). Gli errori nei grafici. Proporzionalità diretta e
dipendenza lineare. Potenze di dieci. Formule inverse.
2. La misura delle grandezze fisiche
Il linguaggio dei numeri (la notazione scientifica, l’ordine di grandezza di un numero, l’arrotondamento di un numero).
Misurabilità di una grandezza. Misure dirette e misure indirette. Il concetto di unità di misura, scelta dello strumento e
del campione. Errori di misura. Errore connesso ad ogni misura, tipi di errore. Misurazioni eseguite una sola volta.
Misurazioni ripetute alcune volte (media e semidispersione massima). Cenni alla nascita ed all’evoluzione nel tempo
dei sistemi di unità di misura. Il Sistema Internazionale di unità di misura, SI. Unità fondamentali e unità derivate del SI.
Il calibro a cursore. L’errore connesso alla misura con uno strumento preciso; caratteristiche di uno strumento di
misura. La propagazione degli errori nelle misure indirette. Cifre significative. Notazione esplicita e notazione implicita
dell’errore.
Le grandezze fisiche. La misura di lunghezze, aree e volumi. La misura della massa. Misure di densità.
3. I vettori
Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Un esempio di vettore: lo spostamento. Definizione di vettore. Elementi di
calcolo vettoriale: somma di vettori (metodi punta-coda e del parallelogramma), prodotto di un vettore per uno
scalare, vettore opposto di un vettore dato, differenza di due vettori, scomposizione di un vettore lungo due direzioni
assegnate; versori, notazione cartesiana di un vettore.
4. Il moto
Grandezze cinematiche: posizione, spostamento, velocità. Scelta del sistema di riferimento e ruolo delle condizioni
iniziali. Formulazione cinematica del principio di inerzia, sistemi di riferimento inerziali. Relatività del moto, principio di
relatività. La cinematica del moto rettilineo uniforme: velocità media e velocità media scalare, equazione oraria,
diagramma orario, legge della velocità e relativi grafici. Moto rettilineo uniforme a tratti: dal grafico (s-t) al grafico (v-t)
e viceversa.
5. Le forze
Le forze cambiano la velocità. La misura delle forze. La forza peso. La forza elastica. La forza d’attrito. Equilibrio del
punto materiale. L’equilibrio su un piano inclinato.
6. L’equilibrio dei fluidi
Pressione. La pressione nei liquidi. Principio di Pascal e legge di Stevino. La spinta di Archimede. Misura della pressione
atmosferica. Diverse unità di misura della pressione e relativi fattori di conversione (atm, bar, mbar, mmHg, kgP/cm2).
1
Materiale di riferimento: dal libro di testo:
Nelle pagine segnalate ci sono numerosi problemi svolti. Esaminali con particolare attenzione!
Dopo aver studiato la teoria, esamina con attenzione anche le pagine Per collegare le idee alla fine di ogni unità
Parte 1 – 2
Pag. 21 numeri 21,22,29,30. Pag. 23 numeri 40,41. Pag. 25 numeri 48,49,50. Pag. 26 numeri 60,61,62. Pag. 27 numeri
78,81,82,83,84,86. Pag. 28 numeri 93,94,95,96,99,100,101. Pag. 31 numeri 7,9,10,11,12,13. Pag. 32 numeri 14,15,21.
Pag, 33 numeri 5,6. Pag. 54 numeri 66,67,68,69,71. Pag. 55 numeri 4,6,8,10,12,14. Pag. 56 numeri 15,16,17,18.
Svolgere i Giochi di Anacleto nell’e-book.
Parte 3
Pag. 104 numeri dal 33 al 44. Pag. 105 numeri 48,49,50. Pag. 106 numeri 51,52,63. Pag. 107 numeri 62,64,65,66,67.
Parte 4
Pag. 174 numeri 12, 14,18. Pag. 175 numeri 21,22,2. Pag. 176 numeri 25,26,27,28,29. Pag. 177 numeri 38,39,40,43.
Pag. 178 numeri 44,46,48. Pag. 179 numeri 54,55.56,58,60,61. Pag. 180 numeri 63,64. Pag. 181 numeri 65,66,69,71,72.
Pag. 182 numeri 73,74,75,78. Pag. 183 numeri 2,4,5. Pag. 184 numeri 6,7,8,12,14,16,18,20,23,24,25.26. Svolgere i
Giochi di Anacleto nell’e-book.
Parte 5
Pag. 108 numeri 74, 75. Pag. 109 numeri 78,79,81,82. Pag. 110 numeri 86,88,89,90. Pag.111 numeri 2,3,4. Pag. 112
numeri 6,7,8,9,10,11,13. Pag. 113 Svolgere i Giochi di Anacleto nell’e-book. Pag. 129 numeri 13,14,15. Pag. 130 numeri
16,17. Pag. 132 numeri 24,25,26,27,30
Parte 6
Pag. 153 numeri 11,12,13,21,22,23,24. Pag. 155 numeri 32,33,35,36. Pag. 157 numeri 49,51,56,57. Pag. 158 numeri
58,59,61,62. Pag. 159 numeri 69,73,75,76,77. Pag. 161 numeri 2,3,4,5,6,12,14,16,18. Svolgere i Giochi di Anacleto
nell’e-book.
Altro materiale:
La misura delle grandezze fisiche.
3
1.Il litro serve a misurare il volume? Appartiene al SI? A quanti m corrisponde?
2.Un giradischi a 45 giri/minuto ha compiuto 18 giri. Quanti secondi sono passati?Quanti giri farà nello stesso tempo
il piatto di un giradischi a 33 giri/minuto?
3.Trasformare:
a. 15 μs in megasecondi, millisecondi, terasecondi;
-12
-3
-18
[15·10 Ms; 15 ·10 ms; 15·10 Ts]
b. 1500 km in millimetri, in picometri, in attometri, in petametri;
[1,5 ·109 mm; 1,5 ·1015 pm; 1,5 ·1024 am; 1,5·10-9 Pm]
c. 1,32 Gg in kilogrammi, in milligrammi, in megagrammi, in exagrammi;
[1,32·106 kg; 1,32·1012 mg; 1,32·103 Mg; 1,32·10-9 Eg]
4.Trasformare:
a. 1234 dm2 in megametri quadrati, in micrometri quadrati, in kilometri quadrati;
[1,234·10-11 Mm2; 1,234·1013 μm2; 1,234·10-5 km2]
b. 350 cm3 in metri cubi, in terametri cubi, in decimetri cubi, in gigametri cubi.
[3,50·10-4 m3; 3,50·10-40 Tm3; 3,50·10-1 dm3; 3,50·10-31 Gm3]
5.La velocità di un corpo vale a 15 cm/s: esprimere tale valore in metri al minuto, in kilometri all'anno, in millimetri
all'ora.
[9 m/min; 4730,4 km/anno; 5,4·105 mm/h]
2
6.Scrivere le seguenti grandezze usando i prefissi SI:
a) 1000000 m;
b) 0,005 g;
c) 35000 s.
[1 Mm; 5 mg; 35 ks;]
7.Scrivere le seguenti grandezze usando i prefissi SI:
a) 54000000 g;
b) 0,000 000 3 m;
c) 1000 W.
[54 Mg; 0,3 μs; 1 kW]
8.Il raggio r di una circonferenza vale (33,8 ± 0,1) dm; calcolare l'area del cerchio di raggio r con l'errore assoluto
corrispondente.
[(3600 ± 70) dm2]
9.Trovare l'ordine di grandezza in metri di:
a. l'altezza di un albero
b. l'altezza di un grattacielo di 50 piani
c. la distanza Milano-Torino
d. lo spessore di una moneta
e. il diametro di una bottiglia di acqua minerale.
2
5
-3
-1
[10 m; 10 m; 10 m; 10 m; 10 m]
10.
Nelle seguenti espressioni x è misurata in metri, t in secondi, v in metri al secondo, a in metri al secondo
quadrato. Determinare le unità SI per ciascuna delle seguenti espressioni:
a.
x
; b.
av
v
x
c.
xv
a
d.
x
a
e.
x 2v
a
f.
x2
.
a3
[s3m-1; s-1/2; m · s; s2; m2s; s6]
11.
La membrana cellulare ha uno spessore di circa 7 nm; quante membrane cellulari occorrono per ottenere una
pila alta 1 cm? [1,46 ·106]
Cinematica
Rispondere per iscritto ai seguenti quesiti, utilizzando per ciascuno non più di 10 righe:
1.Dare la definizione di sistema di riferimento.
2.Enunciare il principio di inerzia e definire i sistemi di riferimento inerziali.
3.Enunciare il principio di relatività.
4.Dare la definizione di traiettoria e di legge oraria.
5.“Il moto di un punto materiale è uniforme, quindi la traiettoria è rettilinea": discutere la correttezza di tale
affermazione.
6.Ricavare la legge oraria per il moto rettilineo uniforme.
7.Descrivere le caratteristiche del vettore velocità.
8.Descrivere quali informazioni possono essere ricavate dall'analisi di un diagramma orario.
9.Una particella si muove su una retta; rispetto ad un assegnato punto di riferimento essa si trova nel punto di ascissa
+6,0 m all'istante iniziale t0 = 0,0 s, nel punto di ascissa +3,0 m dopo 4,0 s, nel punto di ascissa -2,0 m all'istante t =
12 s. Calcolare la velocità scalare media durante gli intervalli di tempo da 0,0 a 4,0 s, da 4,0 a 12 s e da 0,0 a 12 s.
[-0,75 m/s; -0,63 m/s; -0,66
m/s]
10.
Un ciclista percorre un primo tratto di 1,00 km in 1 minuto e 30,0 s, un secondo tratto di 2,50 km in 2 minuti e
50,0 s, un terzo tratto di 1,30 km in 1 min 40,0 s; calcolare le velocità medie su ciascuno dei tratti e la velocità
media complessiva. La velocità media complessiva si può calcolare come media delle velocità sui singoli tratti?
[11,1 m/s; 14,7 m/s; 13,0 m/s; 13,3 m/s; no]
11.
Due veicoli A e B si muovono uno incontro all'altro di moto rettilineo uniforme con velocità rispettivamente di
45,0 km/h e 54,0 km/h; ad un certo istante il veicolo A passa dal punto X, il veicolo B dal punto Y; se la distanza tra
X e Y vale 247,5 km, calcolare dopo quanto tempo dal passaggio da X e Y i due veicoli si incontrano.
[2 h 30 min]
12.
All'istante t0 = 0,0 s due punti mobili A e B transitano per l'origine O di un sistema di assi cartesiani ortogonali;
A si muove sull'asse x e B sull'asse y. Se le velocità sono rispettivamente 6,0 m/s e 8,0 m/s, calcolare dopo quanto
tempo la distanza tra i due punti vale 73 m.
[7,3 s]
3
13.
Due ciclisti A e B si muovono di moto uniforme su un percorso rettilineo, nello stesso senso, con velocità
rispettivamente pari a 24 km/h e 32 km/h; quando B passa per il punto O, A ha un vantaggio di 18 km. Calcolare:
a) il tempo che intercorre tra i passaggi di A e B da O;
[45 min]
b) dopo quanto tempo dal passaggio di A da O A sarà raggiunto da B.
[3 h]
14.
Assumendo che la velocità del suono sia pari a 330 m/s, calcolare il tempo necessario ad un aereo che voli al
doppio della velocità del suono per coprire la distanza Milano-Roma, posta uguale a 600 km.
[15,1 min]
15.
Un ragazzo percorre 8m verso Nord e 6m verso Est. Il tempo impiegato nell’intero percorso è 5s. Calcola la
velocità media e la velocità scalare media. Disegna il vettore spostamento e il vettore velocità media
16.
I due grafici in figura rappresentano le posizioni in
funzione del tempo di due treni che corrono su due binari
paralleli
Descrivi i due movimenti
I due treni hanno viaggiato con la stessa velocità media?
Esiste un istante, prima di tB in cui i due treni hanno la stessa
velocità?
17.
Due carrellini partono dalle estremità di una rotaia lunga 2m e si muovono l’uno verso l’altro con la velocità di
2m/s e 3 m/s, rispettivamente.
Scegli un sistema di riferimento opportuno
Scrivi la legge oraria di ciascun carrellino e traccia il grafico delle due funzioni
Calcola l’istante e la posizione in cui i due carrelli si incontrano
18.
Un automobilista distratto passa a un semaforo rosso senza fermarsi e procede tranquillamente alla velocità
di 10m/s. Un vigile motorizzato lo insegue, passando dallo stesso semaforo 30s dopo ,alla velocità di 20m/s.
Automobilista e vigile viaggiano a velocità costante. Disegna il diagramma orario di ciascuno dei due moti e
determina dopo quanto tempo e a quale distanza dal semaforo il vigile raggiunge l’automobilista
19.
Alla guida di un’automobile, dopo aver percorso una strada rettilinea per 10 km a 40 km/h, siete rimasti senza
benzina. Avete quindi proseguito a piedi, sempre nella stessa direzione, per 2 km fino al prossimo distributore,
dove siete arrivati dopo 30 minuti di cammino. . Scrivere le equazioni orarie relative a ciascuno dei due percorsi,
tracciare un grafico posizione-tempo dell’intero percorso e calcolare la velocità media
20.
Carlo percorre 6 km a 80 km/h e i successivi 6 km a 120 km/h. Qual è la sua velocità media?
21.
Calcola la velocità media e la
velocità media scalare del moto descritto
dal grafico (s-t) accanto.
Disegna il corrispondente grafico (v-t).
22.
Due treni partono da due stazioni
distanti 20 km dirigendosi uno verso l’altro
rispettivamente alla velocità costante di
v1=50,00 km/h e v2=100,00 km/h. Dopo
quanti minuti si incontrano? dove?
23.
Partendo dal grafico accanto, relativo al
moto di un oggetto P, costruisci il corrispondente
grafico (s-t), sapendo che P si trova nel punto di
ascissa -5m al tempo t=0.
Calcola la velocità media di P nell’intervallo che va
da 4s a 7s.
4
In quale istante P passa per l’origine? (rispondi sia guardando il grafico che con calcoli opportuni).
Forze
1. La figura rappresenta un piano inclinato di lunghezza 100 cm e altezza
incognita x. Una forza F equilibra un corpo di 6,0 kg poggiato su di esso.
Esprimi come varia l’intensità della forza F necessaria per tenere in equilibrio il
corpo al variare di x e ed esegui un grafico di tale relazione riportando x in
ascisse e F in ordinate
Calcola il valore dell’altezza x del piano se la forza equilibrante è 12 N. Se invece
fosse nota h=100 cm, come varia l’intensità della forza F necessaria per tenere
in equilibrio il corpo al variare della lunghezza x del piano? anche in questo caso
esegui un grafico di tale relazione riportando x in ascisse e F in ordinate.
2.
Si consideri il piano inclinato senza attrito. Si sa che
all’equilibrio l’allungamento della molla è 2,0 cm e che
la costante elastica vale 10 N/cm. Calcolare:
a. la forza elastica (disegnala)
b. la componente della forza peso parallela al
piano (disegnala)
c. l’altezza del piano inclinato
3.
Descrivere una procedura sperimentale per
determinare la costante di elasticità di una molla.
4.
Una chiatta è trainata lungo un fiume tramite due funi agganciate a due autovetture che viaggiano lungo le
rive del fiume; le funi formano un angolo di 45,0° rispetto alla direzione di avanzamento e per fare avanzare la
chiatta è necessaria una forza di 1800 N. Calcolare la forza esercitata su ciascuno dei ganci di traino.
[1.27 ·103 kN]
5.
Calcolare l'intensità della risultante di due forze applicate ad uno stesso punto, di 7N e 24N rispettivamente,
nei seguenti tre casi:
a. sono parallele ed equiverse b. sono parallele e di verso opposto
c. formano un angolo retto
6. Nella figura a lato sono rappresentate tre forze
che si fanno equilibrio, di cui F1 ha intensità 8N.
Determinare le intensità di F2 e F3.
7. Un corpo di massa 10kg appoggiato su un piano
orizzontale è applicata una forza di 20N che forma un angolo di 45° con l'orizzontale. Sapendo che il
coefficiente di attrito statico tra corpo e piano vale 0,2:scomponi la forza in una componente orizzontale ed
una verticale e calcolane l'intensità. La forza riesce a mettere in moto il corpo? Perché?
8. Due individui sostengono un carico di 300N mediante due funi
disposte come in figura a lato. Determinare la forza che deve essere applicata
da ciascuno di essi.
5
9. Due blocchi di peso P1 e P2 sono appoggiati ai due piani
inclinati rappresentati nella figura in alto a sinistra. L'intensità di P1
vale 100N. Determinare l'intensità di P2 che, in assenza di attriti,
consente al sistema di rimanere in equilibrio.
10. Un corpo di massa 10 kg è poggiato su un piano orizzontale. Un secondo corpo è collegato al primo tramite
una corda che passa in una carrucola e scende verticalmente trascinando con sé il primo corpo. Nell'ipotesi in
cui il piano abbia coefficiente di attrito statico pari a 0,4 calcola la massima massa del secondo corpo affinché
il sistema sia in equilibrio.
11. Una molla di costante elastica 20 N/m è poggiata su un piano inclinato di 30° con coefficiente di attrito 0,2. Se
alla molla viene attaccato un corpo di massa 2 kg, determina di quanto si allunga la molla perché il sistema sia
in equilibrio.
6
