compiti per il ripasso_fisica3f

LICEO SCIENTIFICO STATALE "FILIPPO LUSSANA"
Via Angelo Maj, 1 – 24121 BERGAMO
035 237502 Fax: 035 236331 Sito e contatti: www.liceolussana.com
Codice fiscale: 80026450165
ANNO SCOLASTICO 2014/2015
CLASSE : TERZA
SEZIONE: F
INDIRIZZO: LICEO SCIENTIFICO
DOCENTE: PROF. MATTIOLI LAURA
PROGRAMMA SVOLTO DI FISICA
MODULO 0. RIPASSO DI ARGOMENTI SVOLTI NEL BIENNIO
Grandezze fisiche, misure dirette e indirette; Sistema Internazionale delle Unità di Misura. Misure
di lunghezza, area, volume, massa e densità. Strumenti di misura. Incertezze di misura. Notazione
scientifica, cifre significative. Relazioni tra grandezze fisiche.
MODULO 1. LA DESCRIZIONE DEI MOTI RETTILINEI
Definizione delle grandezze cinematiche e relative unità di misura (posizione, spostamento, istante,
durata, velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea). Il moto rettilineo uniforme:
legge oraria, grafici s/t, v/t. Il moto rettilineo uniformemente accelerato: formula della velocità
istantanea, legge oraria, grafici s/t e v/t. Moti vari: analisi con il metodo del grafico della velocità.
Esperienze di laboratorio: misure di distanze e dei tempi impiegati per percorrere tali distanze: il
caso di una bolla d'aria in un tubo di vetro contenente acqua e il caso di una biglia metallica in moto
lungo un piano inclinato.
MODULO 2. IL MOTO DEI GRAVI E DEI PROIETTILI
Il moto dei gravi: interpretazione di Galileo. Il metodo scientifico galileiano. Le argomentazioni in
difesa del sistema copernicano: l’esperimento mentale del “gran navilio” e il principio di relatività
galileiana. Principio di inerzia, principio di composizione dei movimenti. Il moto dei proiettili.
MODULO 3. LE LEGGI DEL MOTO
Sistemi di riferimento inerziali. L'interazione tra due oggetti e il concetto di forza. Natura vettoriale
delle forze; composizione e scomposizione delle forze. Somma e differenza tra vettori, le funzioni
seno, coseno, tangente di un angolo. Effetti delle forze sul movimento degli oggetti: secondo
principio della dinamica. Azione e reazione: terzo principio della dinamica. Applicazione della
seconda legge della dinamica ai moti rettilinei. Il moto circolare uniforme: periodo, frequenza,
velocità angolare e velocità tangenziale. Accelerazione centripeta e forza centripeta. Moto lungo un
piano inclinato in assenza di attrito.
Attività sperimentali e di laboratorio: verifica del II principio di dinamica con rotaia a cuscino
d’aria. Macchina di Atwood.
MODULO 4. PRINCIPI DI CONSERVAZIONE
Sistemi aperti e chiusi; sistemi isolati e non isolati. Quantità di moto; teorema dell’impulso.
Teorema di conservazione della quantità di moto per i sistemi isolati. Energia cinetica. Urti elastici,
anelastici, parzialmente elastici; urti centrali e non centrali.
MODULO 5. ENERGIA MECCANICA
Classe 3F / Lavoro estivo di fisica / a.s. 2014-2015 / pag. 1 di8
Lavoro di una forza: definizione ed esempi. Teorema dell'energia cinetica. Forze conservative;
energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elastica. Teorema di conservazione
dell'energia meccanica per un oggetto su cui agiscono solo forze conservative.
Forza di attrito ( statico e dinamico ). Relazione tra il lavoro delle forze non conservative e la
variazione dell’energia meccanica.
MODULO 6. MOTI ROTATORI
Cinematica dei moti rotatori: periodo, frequenza, velocità angolare, accelerazione angolare.
Dinamica dei moti rotatori: momento delle forze, momento di inerzia, equazione fondamentale.
Energia cinetica rotazionale. Rotazione attorno a un asse fisso; rotolamento senza strisciamento.
Momento angolare e sua relazione con il momento totale delle forze esterne (nel caso di asse fisso).
Conservazione del momento angolare.
Attività sperimentali e di laboratorio: Esperienze con lo sgabello girevole (giroscopio).
Rotolamento di alcuni solidi.
Libro di testo: C. Romeni, Fisica e realtà, Vol.1 , Ed.Zanichelli.
Bergamo, 8 Giugno 2015
CLASSE: TERZA SEZ.: F
INDIRIZZO: LICEO SCIENTIFICO
Compiti per il ripasso di fisica.
Libro di testo: C. Romeni, Fisica e realtà, Vol.1 + Vol. Cinematica ,
Cinematica
PROBLEMI: da 37 a 44, pag.36; da 60 a 68,
pag.39; da 75 a 22, pagg.40 - 41; da 95 a 98,
pag. 42; 39, 40, 42,45, pag.78; da 60 a 67, pag.
81
I principi della dinamica
Lettura pag. 28,29,30.
PROBLEMI: 5,10,12,20, pag.33; da25 a 30,
pag.34-35; da 35 a 37 pag.35-36; da 81 a 83
pag. 43
Le forze e il moto
PROBLEMI: da 7 a 12, pag.69; da 38 a 43,
pag.74; da 84 a 86, pag. 83
Ed.Zanichelli.
Lavoro e energia
PROBLEMI: da 16 a 20, pag. 120 - 121;
da 50 a 55, pag.126;
da 31 a 36, pag.39
Quantità di moto
PROBLEMI: da 13 a 17, pag. 157; da 26 a 31
pagg.159- 160; da 55 a 60 pag.164
Dinamica dei corpi in rotazione
PROBLEMI: da 14 a 16, pag. 205; da 22 a 25,
pag.206; da 44 a 47 pag. 209
Lettura di brani dal libro: “L’evoluzione della fisica” // Einstein, Infeld // Bollati Boringhieri /
Titoli dei brani:
Il calore è una sostanza?
Le montagne russe
Il tasso di scambio dell’energia
Lo sfondo filosofico
Istruzioni per l’uso:
gli studenti che hanno il giudizio sospeso o la lettera di incertezza in fisica sono tenuti a svolgere
tutti gli esercizi ( tale lavoro sarà controllato a settembre contestualmente alla prova orale per gli
studenti con il giudizio sospeso, nel corso delle prime lezioni per i rimanenti ). Gli altri studenti
sono tenuti a svolgere almeno 2 problemi per ogni pagina indicata.
N.B.: Gli studenti con giudizio sospeso o lettera di incertezza in fisica devono svolgere anche il
lavoro indicato nella scheda 3F_Fisica. Tale lavoro sarà controllato a settembre
Classe 3F / Lavoro estivo di fisica / a.s. 2014-2015 / pag. 2 di8
contestualmente alla prova orale per gli studenti con il giudizio sospeso, nel corso delle prime
lezioni per i rimanenti
Buone vacanze !! ( e buon lavoro…)
Recupero debito formativo Cl. 3^F A.S.2014/15
FISICA
Per ciascun argomento del programma svolto durante l’anno, prepara una breve presentazione
corredata da esempi illustrativi (se necessario anche grafici, tabelle, etc....) e da una breve relazione
delle eventuali esperienze realizzate in laboratorio e correlate con le leggi o i principi considerati.
Svolgi i compiti indicati nella scheda del lavoro estivo.
Svolgi gli esercizi proposti nella dispensa 3F_Fisica, motivando adeguatamente ciascuna risposta.
Dopo aver svolto il precedente lavoro realizza, per ogni unità o, se preferisci, per ogni argomento
una “mappa concettuale” che evidenzi i collegamenti tra i singoli argomenti trattati (per le unità) o
tra i singoli elementi considerati (per gli argomenti).
Può essere utile, per quest’ultima fase di lavoro, consultare le schede “Organizziamo le conoscenze“
riportate nel libro di testo alla fine di ogni unità.
Le indicazioni di lavoro costituiscono un “possibile” percorso di lavoro. Se capisci che in alcune
parti del programma hai particolari difficoltà approfondisci lo studio rivedendo ciò che è stato fatto
in classe durante il presente A.S. (se non hai gli appunti completi del corso chiedi aiuto a qualche
compagno) e svolgendo ulteriori esercitazioni inerenti tale argomento.
N.B.: Se non sai risolvere qualcosa prendi comunque nota delle difficoltà che hai incontrato o
di quello che non ti è chiaro o ( = vel ) dei tentativi che hai fatto.
Il lavoro svolto deve essere documentato per iscritto su un apposito quaderno da presentare a
settembre contestualmente alla prova d’esame orale.
Classe 3F / Lavoro estivo di fisica / a.s. 2014-2015 / pag. 3 di8
DISPENSA 3F_FISICA
1. La descrizione e la rappresentazione del moto.
Domande a risposta breve
1.1.Qual è la velocità media di un ciclista che percorre 10 giri di una pista lunga 400 m in 5 minuti e
37 secondi?
1.2.Quanto tempo impiega un sasso a cadere al suolo da un’altezza di 25 metri?
1.3. Con quale relazione matematica è possibile calcolare lo spostamento di un corpo in moto
uniformemente accelerato?
1.4. Quanto tempo impiega per raggiungere l’acqua un tuffatore che si lancia da un trampolino alto
10 metri?
1.5. La velocità media durante un percorso ABC è uguale alla media delle velocità medie tenute nei
tratti AB e BC costituenti il percorso intero?
1.6. Spiega cosa significa “sistema di riferimento”.
1.7. Trova tre sistemi di riferimento.
1.8. Tutti i sistemi di riferimento sono individuati da riferimenti cartesiani ortogonali?
1.9. Spiega, servendoti di un esempio tratto dall’esperienza quotidiana, la differenza tra la velocità
media e la velocità istantanea.
1.10. Cosa significa “ moto uniformemente accelerato “ ?
1.11. Come si muove un corpo lanciato verticalmente verso l’alto?
1.12. Rappresenta i diagrammi (s,t), (v,t), (a,t) del moto di un corpo lanciato verticalmente verso
l’alto, scegliendo come origine del sistema di riferimento il punto di lancio.
1.13. Descrivi tre fenomeni in cui siano coinvolti moti uniformi.
1.14. In quali condizioni si può dire che un corpo si muove di moto uniforme?
1.15. Cos’è la traiettoria di un moto?
1.16. Perché la velocità è una grandezza vettoriale?
1.17. Cos’è la velocità istantanea?
1.18. Descrivi tre fenomeni in cui siano coinvolti moti uniformemente accelerati.
1.19. Descrivi un fenomeno in cui il valore della velocità istantanea in un determinato istante
coincida con quello della velocità media in determinato intervallo.
1.20. Spiega come sia possibile che un autobus urbano, dopo aver trasportato da un capo all’altro
della città migliaia di passeggeri per un giorno intero, abbia viaggiato a velocità media nulla.
Test di ordinamento
T1. Ordina in senso crescente la velocità dei seguenti corpi:
A. Un’automobile in viaggio a 105 km/h.
B. Un atleta che percorre 100 metri in 10,3 s.
C. Un ciclista che in un minuto compie due giri di una pista lunga 450 metri.
T2. La seguente tabella mostra i valori della velocità istantanea letta sul tachimetro di
un’automobile in cinque diversi istanti:
istante
(s)
3,2
4,5
5,6
7,2
Velocità
( m/s )
0,0
2,3
3,6
6,7
Classe 3F / Lavoro estivo di fisica / a.s. 2014-2015 / pag. 4 di8
8,7
8,5
Ordina in senso decrescente le accelerazioni medie dell’auto nei quattro intervalli di tempo
noti.
2. Vettori
Domande a risposta breve
2.1.Fai un esempio in cui la distanza percorsa è una quantità diversa da zero, ma il corrispondente
spostamento è nullo.
2.2.Lo spostamento avviene sempre nella direzione del moto?
2.3.Lo spostamento di una particella in un qualunque intervallo di tempo può avere un modulo
minore della distanza percorsa dalla particella lungo la sua traiettoria in quell’intervallo di
tempo?
2.4.Se w = 7 m e v = 3 m, quali sono il massimo e il minimo valore possibili per il modulo del
vettore u = w + v?
2.5.Può una componente di un vettore avere un valore numerico maggiore del modulo del vettore?
2.6.Può un vettore essere nullo e tuttavia avere una o più componenti non nulle?
2.7.Le componenti del vettore w = v + u sono necessariamente maggiori delle componenti di v o di
u?
2.8.Spiega come si esegue la somma di due vettori aventi uguale direzione.
2.9.Spiega come si esegue la somma di due vettori aventi direzioni diverse.
2.10.La somma di due vettori aventi moduli diseguali può essere nulla?
2.11.I moduli dei vettori w e −w sono uguali o hanno segno opposto? Che cosa si può dire delle
componenti di
w e −w ?
Se u, v, w sono tre vettori spostamento successivi, lo spostamento totale risultante da tutti e tre
dipende dall’ordine di composizione? E la traiettoria?
3. Moti piani
Domande a risposta breve
3.1.Per un moto arbitrario di una particella data, l’orientazione del vettore velocità ha qualche
particolare relazione con l’orientazione del vettore posizione?
3.2.Fai qualche esempio in cui le orientazioni dei vettori velocità e posizione sono (a) opposte, (b)
coincidenti, (c) mutuamente perpendicolari.
3.3.Il vettore velocità può cambiare orientazione senza cambiare modulo? In caso affermativo fai un
esempio.
3.4.Come può una particella che si muove con velocità costante in modulo essere soggetta ad
un’accelerazione?
3.5.Una particella può descrivere una traiettoria circolare senza accelerare?
3.6.Dimostra che l’accelerazione di una particella è sempre rivolta verso la parte concava della
traiettoria.
3.7.Descrivi una situazione in cui la velocità di una particella è orizzontale e la sua accelerazione è
verticale.
3.8.Qual è l’accelerazione di una palla da basket nel vertice della traiettoria di un tiro a canestro?
3.9.Può la velocità di un corpo cambiare orientazione, mentre la sua accelerazione resta costante sia
in modulo sia in orientazione? In caso affermativo fai un esempio.
Classe 3F / Lavoro estivo di fisica / a.s. 2014-2015 / pag. 5 di8
3.10.Un palla da golf è lanciato orizzontalmente dall’alto di una collinetta. Descrivi come varia,
durante la caduta, l’angolo fra la velocità e l’accelerazione della palla.
3.11.Una particella descrive una traiettoria circolare di 5 m di raggio con una velocità avente
modulo costante di 15 m/s. Qual è il modulo della sua accelerazione?
3.12.Un ragazzo rotea una palla attaccata a una corda, facendole descrivere una traiettoria circolare
di 1 m di raggio. Quanti giri al minuto deve compiere la palla perché la sua accelerazione verso
il centro della circonferenza abbia lo stesso modulo dell’accelerazione di gravità?
4. Le leggi del moto di Newton
Domande a risposta breve
4.1.Quanto peserebbe una persona di massa 80kg su un pianeta caratterizzato da un’accelerazione di
gravità tripla di quella terrestre?
4.2.Un corpo, portato all’equatore terrestre, ha una massa inerziale di 35 kg. Lo stesso corpo portato
al Polo Nord ha ancora una massa di 35 kg?
4.3.Il peso di un corpo è una sua proprietà indipendente dalle condizioni in cui si trova il corpo?
4.4.Due corpi di uguale massa portati nello stesso luogo in identiche condizioni di moto , hanno lo
stesso peso?
4.5.Determina il tuo peso in Newton.
4.6.Una biglia che rotola sul pavimento dopo un po’ si ferma. Il fenomeno è in contraddizione con
le leggi di Newton?
4.7.Se su un corpo viene applicata una forza costante per un tempo molto lungo la sua velocità
aumenta costantemente. Esistono , nel quadro concettuale delle leggi di Newton, limiti alla
velocità che può assumere il corpo?
4.8.In base alle leggi di Newton si può affermare che la massa di un corpo varia all’aumentare della
sua velocità?
4.9.Perché non ha senso dire che la forza di reazione equilibra quella di azione?
4.10.Dì quali delle seguenti grandezze sono scalari e quali vettoriali: massa, spostamento,
accelerazione, peso, velocità, forza.
4.11.Un corpo di massa pari a 10kg, portato su un’astronave lontana dalla Terra, viene pesato con
una bilancia a molla. Il peso misurato risulta di 2N. Come si può giustificare questo valore?
4.12.Come si muove un oggetto lasciato cadere da un treno in moto?
4.13.Le forze di azione e reazione agiscono su un singolo corpo?
4.14.E’ esatto affermare che la seconda legge della dinamica vale solo se si trascurano gli attriti?
4.15.Quanto misura una bilancia posta sotto i piedi di un paracadutista in caduta libera?
4.16.E’ possibile, all’interno di un ascensore in moto, misurare il proprio peso e trovarlo maggiore
di quello misurato ad ascensore fermo?
4.17.Quando una palla rimbalza sul suolo, la Terra esercita sulla palla la forza necessaria per
invertire la sua velocità. La palla esercita la medesima forza sulla Terra? In caso affermativo,
perché non si avverte alcuna accelerazione della Terra?
4.18.Descrivi il moto di un corpo che scivola lungo un piano inclinato privo di attrito.
Test di ordinamento
4.19.Disponi in ordine crescente i moduli delle seguenti forze:
A. Forza che, applicata a un corpo di 12 kg, gli imprime un’accelerazione di 0,3 m ⋅ s −2
B. Forza con cui reagisce un tavolo quando gli si appoggia sopra una bottiglia contenente
un litro di latte.
Classe 3F / Lavoro estivo di fisica / a.s. 2014-2015 / pag. 6 di8
C. Forza misurata da una bilancia che pesa una donna adulta su un ascensore mentre
comincia la salita.
D. Peso di un’automobile ferma in un posteggio.
E. Forza necessaria per fermare in 8 secondi un’automobile di 800 kg, che viaggia a 50
km/h.
F. Forza di reazione a una forza di 100 N.
4.20.Ordina in senso crescente i moduli delle forze centripete associate ai seguenti moti:
A. Auto di massa 1000 kg che viaggia a 80km/h su una curva di raggio 50 m.
B. Autotreno di massa 2 ⋅10 5 kg in moto rettilineo accelerato.
Rotazione della Terra di massa 5,974 ⋅10 24 kg attorno al Sole alla distanza di 1,496 ⋅1011 m.
5. Lavoro ed energia
Domande a risposta breve
5.1. Una scatola pesante deve essere spostata dal piano di un tavolo al piano di un altro tavolo,
avente la stessa altezza, posto all’altra estremità della stanza. Per fare questo si richiede lavoro?
5.2. Per alzarsi dal letto al mattino bisogna compiere lavoro?
5.3. Un blocco viene sollevato lungo un piano inclinato per un certo tratto; poi viene tirato giù per
un tratto uguale. Si confronti il lavoro compiuto dall’attrito mentre il blocco si sposta verso l’alto
con quello compiuto mentre il corpo si muove verso il basso.
5.4. Si confronti il lavoro compiuto dalla forza di gravità quando il blocco del quesito 5.3. si muove
verso l’alto con quello compiuto, sempre dalla forza di gravità, quando il blocco si muove verso il
basso.
5.5. E’ possibile esercitare una forza che compia lavoro su un corpo senza aumentarne l’energia
cinetica? In caso affermativo se ne dia un esempio.
5.6. Di quanto varia l’energia cinetica di un’automobile se la sua velocità raddoppia?
5.7. Un corpo percorre una circonferenza con una velocità di modulo costante. La forza
responsabile della sua accelerazione compie lavoro? Spiegare la risposta
5.8. Come fa un uomo, che può al massimo esercitare una forza di 400 N, a sollevare una cassa di
800 N dal pavimento fino a una mensola a 2 m di altezza? Potrebbe sollevare la cassa anche un
ragazzo in grado di esercitare una forza solo di 200 N? Quanto lavoro compierebbe ciascuno di
essi?
5.9. Quando ci si arrampica su una montagna è diverso il lavoro compiuto dalla forza di gravità se si
percorre un sentiero breve e ripido invece di un sentiero lungo e in lieve pendio? Se la risposta è
negativa, perché si trova che un sentiero è più facile dell’altro?
5.10. Calcolate di quanto aumenta la vostra energia potenziale gravitazionale quando salite una
rampa di scale.
Completa le seguenti frasi
F1. Il lavoro compiuto da una forza
→
………………………………..…..…………
.s
→
F che agisce per uno
α con esso è W =
………………………………..…..…………
formando
un
angolo
……………………………..…..………
F2. Una forza si dice ………………………………..…..………… se il lavoro che essa fa nello spostamento da un
Classe 3F / Lavoro estivo di fisica / a.s. 2014-2015 / pag. 7 di8
punto A fino a un punto B dipende
dal
………………………………..…..…………
dagli estremi A e B, ma non
particolare ………………………………..…..………… seguito durante lo spostamento.
F3. Una forza che non è conservativa si dice ………………………………..…..…………
F4. La ………………………………..…..………… di un sistema fisico è uguale al rapporto tra il …………………………
compiuto dal sistema e ………………………………..…..………… necessario per eseguire tale lavoro.
F5. L’energia ………………………………..…..………… è uguale al ………………………………..…..………… che una
………………………………..…..………… deve
………………………………..…..…………,
F6. Se
un
corpo
possiede
compiere per portare un corpo di massa m, inizialmente
fino alla velocità v.
un’energia
……………………..…..…………
iniziale
Ki
e
una
……………………………..………
agisce
su
di
esso
effettuando
un
W,
…………………………..…..………
l’energia
………………………………..…..……
finale Kf del corpo è Kf = Ki + W.
F7. Un oggetto di
h
………………………………..…..…………
m che si trova a una ………………………………..…..…………
possiede un’energia ………………………………..…..………… U = mgh.
F8. L’energia
………………………..…..…………
…………………………..…..…………
di
una
molla
deformata
è
uguale
al
compiuto dalla ………………………………..…..………… quando la molla si riporta nella sua posizione di
riposo.
F9. In assenza di
sistema
………………………………..…..…………,
l’energia
………………………………..…..…………
di un
soggetto alla forza-peso si …………………………..…...…………, cioè rimane …………………………..…..…………
Classe 3F / Lavoro estivo di fisica / a.s. 2014-2015 / pag. 8 di8