Liceo Galvani - Anno Scolastico 2014-2015
Programma Finale Fisica 4 Q
docente :Leonardo Rossi
Sistemi inerziali e non inerziali: forze fittizie o apparenti: la forza centrifuga.
Definizione di moto armonico a partire dal moto circolare; proprieta’ fondamentale
del moto armonico: modo alternativo per definirlo. Esempi di moto armonico: corpo
soggetto ad una forza elastica, il pendolo.
La definizione di lavoro elementare. Il caso generale per traiottorie curve e forze
variabili. Traiettoria rettilinea con forza variabile: il lavoro come area con segno.
Classificazione delle forze: forze conservative e non conservative (dissipative).
L’energia potenziale per una forza conservativa, il punto di zero dell’energia.
L’energia cinetica e il teorema di variazione dell’energia cinetica (senza
dimostrazione ). Il teorema di conservazione dell’energia totale (meccanica) per forze
conservative, sua generalizzazione in presenza anche di forze dissipative ( con
dimostrazioni ).
Le linee di forza e le superfici equipotenziali: derivazione della forza a partire
dall’energia potenziale. Il concetto di equilibrio stabile ed instabile e la sua relazione
con il grafico dell’energia potenziale.
La forza gravitazionale: una possibile deduzione della formula della forza
gravitazionale fra corpi a partire dalle tre leggi di Keplero. L’esperimento di
Cavendish per la misura di G. La forza gravitazionale fra corpi estesi, il caso di corpi
sferici uniformi; il guscio sferico: forza all’interno e all’esterno; grafico
dell’andamento della forza gravitazionale prodotta da un corpo sferico uniformemente
pieno in funzione della distanza dal centro. I satelliti geostazionari. Legame fra peso e
forza gravitazionale, come dedurre g (accelerazione gravitazionale ) dalle
caratteristiche di un pianeta (massa, raggio ). Formula dell’energia potenziale
gravitazionale.
Definizione di quantita’di moto di un corpo. L’impulso di una forza; il caso della
forza variabile. Il II principio della dinamica e la quantita’di moto. La quantita’di
moto di un sistema di corpi materiali: la conservazione della quantita’di moto di un
sistema isolato. Urti elastici ed anelatici in una e due dimensioni. Il centro di massa di
un sistema e il suo moto in assenza di forze esterne.
Grandezze angolari nel moto circolare e loro relazione con le grandezze lineari.
Accelerazione centripeta e tangenziale. Il corpo rigido e i suoi possibili moti. Il
momento di una forza ( momento torcente ) e di una coppia di forze. Il II principio
della dinamica rotazionale e il momento d’inerzia. L’energia cinetica di un corpo
rigido come somma dell’energia traslazionale e di quella rotazionale: energia
rotazionale espressa attraverso il momento d’inerzia. Il momento angolare di un corpo
rigido. Relazione fra momento angolare e momento torcente: teorema della
conservazione del momento angolare per un corpo rigido isolato.
La dilatazione lineare e volumica dei corpi e il concetto di temperatura; le leggi di
Boyle e di Gay-Lussac e il concetto di temperatura assoluta (gradi Kelvin ).
L’equazione di stato del gas perfetto. Modello microscopico della materia: il gas
perfetto, quando un gas reale si comporta come gas perfetto, il numero di Avogadro,
deduzione della formula P=2/3 N/V <K>, la costante di Boltzmann. I gas poliatomici
e i gradi di liberta’ , l’energia cinetica media e l’energia totale (energia interna ) di un
gas poliatomico : il teorema di equipartizione dell’energia.
Il calore come fluido e come energia in transito: esperimento di Joule.
Capacita’termica e calore specifico, potere calorico (alimenti ) e potere calorifico
(combustibili ); l’equilibrio termico. Propagazione del calore: conduzione (formula di
Fourier della conduzione ), convezione (solo descrizione ), irraggiamento (cenni).
Sistemi termodinamici e loro descrizione macroscopica: le variabili di stato.
Trasformazioni termodinamiche viste nel piano P-V: isocore, isobare, isoterme; le
trasformazioni cicliche. Enunciato del I primo principio della termodinamica; il
lavoro di una trasformazione come area nel piano P-V.
I fenomeni ondulatori come perturbazione di un sistema in equilibrio (stabile ). Gli
impulsi nelle corde, riflessione in un estremo ( fisso o variabile ). La descrizione di
un’onda attraverso la funzione d’onda, velocita’ dell’onda (onde pregressive e
regressive ); le onde periodiche ed armoniche. Il principio di sovrapposizione e i suoi
limiti di validita’, concetto di analisi armonica, l’interferenza fra onde armoniche : la
funzione d’onda della risultante, le onde stazionarie nelle corde: legame fra lunghezza
d’onda e lunghezza della corda. Legame fra onde e oscillatori armonici: l’energia (per
unita’di lunghezza) di un’onda armonica espressa attraverso l’ampiezza.
Il suono come fenomeno ondulatorio, differenza fra onde trasversali e onde
longitudinali. Le onde sferiche, definizione di intensita’di un’onda sferica, l’intensita’
in funzione della distanza della sorgente, legame con l’ampiezza dell’onda.
Il timbro e l’altezza di un suono, concetto di intensita’sonora, l’unita’di misura
dell’intensita’sonora ( decibel). L’effetto Doppler. Il concetto di diffrazione e il
principio di Huygens –Fresnel: l’esempio delle onde piane nell’acqua viste
nell’ondoscopio.
La luce come fenomeno ondulatorio; l’esperimento di Young e la diffrazione da una
fenditura vista su uno schermo lontano: determinazione della posizione dei minimi di
luminosita’.
Complementi di matematica: le componenti cartesiane di un vettore noti il modulo e
l’ angolo che forma con l’asse delle ascisse. Il prodotto scalare e vettoriale fra due
vettori definiti attraverso i moduli dei vettori e l’angolo fra essi, passaggio da queste
formule a quelle che utilizzano le componenti dei vettori (con dimostrazione).
