Liceo Scientifico F. Lussana di Bergamo
Programma di FISICA svolto nella classe IV E
Testo: Parodi, Ostili, Mochi Onori
anno scolastico 2013-2014
Insegnante: Maria Parimbelli
“Fisica in evoluzione” vol. 1 e vol. 2, Linx.
1. Moti rotatori
Cinematica dei moti rotatori: periodo, frequenza, velocità angolare e lineare, accelerazione angolare e lineare.
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 (caso di asse fisso).
Conservazione del momento angolare.
→ Attività sperimentali e di laboratorio: esperienze con lo sgabello girevole (giroscopio); macchina di Atwood;
rotolamento di alcuni solidi.
2. Il moto dei pianeti e la gravitazione
Modelli cosmologici da Tolomeo a Copernico.
Leggi di Keplero e applicazioni.
Legge di gravitazione universale di Newton; la costante di gravitazione universale G.
Applicazioni della legge di Newton allo studio del moto dei pianeti e dei satelliti.
Energia potenziale gravitazionale (g costante e g non costante). Conservazione dell’energia meccanica totale e
applicazioni: velocità di fuga e moto dei satelliti.
3. Dinamica dei fluidi
Portata idraulica; equazione di continuità.
Conservazione dell’energia per un fluido non viscoso in movimento: equazione di Bernoulli e applicazioni:
effetto Venturi e teorema di Torricelli.
Dinamica dei fluidi in presenza di attrito: viscosità; resistenza idraulica e legge di Pouseuille
→ Attività sperimentali e di laboratorio: Misura del tempo di caduta di sferette nello shampoo; relazione tra la
velocità di caduta e diametro delle sferette.
4. Leggi dei gas e teoria cinetica
Revisione di alcuni contenuti trattati nel biennio: temperatura, equilibrio termico, scale Celsius e Kelvin.
Legge della calorimetria. Calore e temperatura nei passaggi di stato; il calore latente di fusione e di
evaporazione.
Leggi dei gas: di Charles, di Gay-Lussac, di Boyle. Ipotesi di gas perfetto e legge dei gas perfetti PV = nRT.
Teoria cinetica dei gas: modello cinetico per un gas monoatomico; urti molecolari e ipotesi di Bernoulli;
relazioni tra grandezze macroscopiche (pressione, volume, temperatura) e microscopiche medie (velocità
quadratica media, energia cinetica media). Energia interna di un gas perfetto e calore scambiato dal gas a
volume costante.
Principio di equipartizione dell’energia (qualitativo) e calori specifici molari a volume costante per i diversi tipi
di gas.
Evidenze sperimentali del modello: moto browniano, misure dei calori specifici molari a volume costante.
Distribuzione di Maxwell delle velocità molecolari.
5. Termodinamica
Equivalenza tra calore e lavoro: esperienza del mulinello di Joule; l'equivalente meccanico della caloria.
Sistemi termodinamici che scambiano calore con l'ambiente; trasformazioni termodinamiche reversibili e cicli
termodinamici; primo principio della termodinamica e sue applicazioni.
Macchine termiche e rendimento; macchine frigorifere e coefficiente di prestazione.
Il ciclo di Carnot; trasformazioni termodinamiche reversibili e irreversibili; il teorema di Carnot.
Il secondo principio della termodinamica: enunciati di Kelvin e di Clausius.
Disuguaglianza di Clausius. Definizione macroscopica di entropia. Enunciato del secondo principio della
termodinamica in termini di entropia dell’”universo”. Applicazioni per trasformazioni reversibili e irreversibili:
espansione libera, riscaldamento-raffreddamento, passaggi di stato
Interpretazione statistica dell'entropia: microstati e macrostati.
→ Attività di laboratorio: misura dell'equivalente meccanico della caloria con il calorimetro rotante.
6. Moti periodici
Il moto armonico semplice; esempi: il sistema massa-molla; il pendolo semplice.
Equazioni e grafici orarie. Conservazione dell’energia nel moto armonico semplice.
Oscillazioni smorzate. Oscillazioni forzate; risonanza.
→ Attività sperimentali e di laboratorio: acquisizione dati con Labtec del moto oscillatorio armonico massa-molla
7. Onde meccaniche
Onde longitudinali e trasversali.
Ampiezza, periodo, frequenza, velocità di propagazione, lunghezza d’onda.
Le onde armoniche; equazione dell’onda e grafici temporali e spaziali.
Energia trasportata da un’onda.
Principio di sovrapposizione, interferenza e onde stazionarie.
Fenomeni ondosi: riflessione, rifrazione e diffrazione delle onde. Principio di Huygens. Effetto Doppler.
Le onde sonore; caratteristiche dei suoni: altezza, intensità e timbro; l’analisi e la sintesi armonica (teorema di
Fourier). Intensità sonora espressa in W/m² e livello sonoro in decibel.
→ Attività sperimentali e di laboratorio: visualizzazione dei fenomeni ondulatori con una vaschetta
ondoscopica. Onde stazionarie su una corda.
8. Ottica
Ottica geometrica [revisione]: riflessione, rifrazione, riflessione totale. La dispersione della luce.
Ottica ondulatoria. Sorgenti luminose coerenti e incoerenti.
Interferenza di luce monocromatica da due fenditure: esperimento di Young.
Diffrazione. Sovrapposizione di interferenza e diffrazione.
→ Attività di laboratorio: Prisma di dispersione della luce. Diffrazione della luce da un ostacolo o da una
fenditura; interferenza da doppia fenditura; il reticolo di diffrazione.
Bergamo, 3 giugno 2014
Lavoro estivo di fisica
classe IV E a.s. 2013-2014
Testo: Parodi, Mochi, Onori fisica in evoluzione Paravia. Vol. 1 e 2
Chi alla fine dell’anno scolastico ha avuto la sospensione del giudizio in fisica: è tenuto, tranne diversa scelta
dichiarata dalla famiglia, a seguire il corso di recupero organizzato dalla scuola; lo studente sarà sottoposto a
verifica sia scritta che orale. Per le relative informazioni si rimanda alla circolare n. 503.
Si consiglia di studiare facendo riferimento al programma svolto e di svolgere contestualmente quesiti ed
esercizi assegnati durante l’anno. Nella cartella dropbox trovate nel file “VF FISICA 4E_as_1314” le verifiche di
quest’anno scolastico da svolgere di nuovo dopo la revisione del relativo argomento.
Le verifiche assegnate nelle prove di settembre degli anni scorsi sono raccolte nella cartella dropbox 4E → fisica →
“prove fisica settembre”. Attenzione: svolgi solo gli esercizi relativi agli argomenti in programma.
Per tutti
Consiglio la lettura dei seguenti testi:
→ A. Einstein e L. Infeld “L’evoluzione della Fisica”, Boringhieri Si tratta di un testo “datato” ma di grandissima
pregnanza e capacità divulgativa; non presenta alcun formalismo matematico ed esprime in modo sintetico
alcune idee fondamentali della fisica e il loro sviluppo storico [alcune di queste idee le avete già incontrate
nel corso dei vostri studi, altre le incontrerete in quinta, altre spaziano oltre].
→ N. Armaroli, V. Balzani “Energia per l’astronave Terra”, Zanichelli E’ un libro non scolastico sull’energia; con
un linguaggio piano si parla dei principi della termodinamica, delle fonti di energia, delle prospettive delle
nuove tecnologie, dei risvolti economici e sociali che le scelte energetiche, anche individuali, comportano.
Raccomando di conservare i volumi 1 e 2 del testo
Svolgi il lavoro di seguito proposto: è di revisione di ciò che serve nella classe quinta
Puoi far riferimento al volume 1 del tuo testo: Parodi, Mochi, Onori “Fisica in evoluzione” Linx Pearson
Devi conoscere le definizioni delle grandezze fondamentali, le loro dimensioni e udm, le leggi e i principi che le
regolano, saper risolvere almeno semplici problemi relativi agli argomenti di meccanica sotto riportati :
• Composizione e scomposizione di vettori (cantando per angoli notevoli: 30°, 45°, 60°), operazioni con vettori
(prodotto di un vettore per uno scalare, somma e differenza, prodotto scalare, prodotto vettoriale (svolto in
quarta per definire il momento angolare). Trovi una sintesi a livello elementare nella cartella dropbox 4E →
fisica → vettori [sono le pp. A4-A11 dell’appendice del testo C.Romeni “Fisica e realtà” vol. 1 Zanichelli in uso
nella scuola classi 3^ e 4^]
• cinematica: moto uniforme, uniformemente accelerato; moto circolare uniforme (definizione, grandezze
caratteristiche cinematiche e dinamiche e relazioni tra esse), moto del proiettile;
• forze e leggi della dinamica. Lavoro, potenza, energia meccanica;
• quantità di moto e principio di conservazione;
• legge di gravitazione universale; energia meccanica totale per g = g(r) [siano chiari la genesi e il significato
dell’espressione dell’energia potenziale ] ;
• Conservazione dell’energia meccanica”
→ in presenza di sole forze conservative [costanti (es. forza di gravità vicino alla sup terrestre) e non costanti
(forza elastica, forza di gravità per g = g(r) )];
→ nel caso di forze non conservative [forza d’attrito]
Prepara nella forma che vuoi una presentazione relativa al seguente argomento “La misura della velocità
della luce: i metodi di Galileo, Römer, Fizeau”.
Potete organizzarvi in gruppi di 3-4 studenti; chiaro che
ciascuno deve conoscerne interamente il contenuto.
Buone vacanze
Maria Parimbelli
