LICEO STATALE “ A.VOLTA”
COLLE DI VAL D’ELSA
PROGRAMMA DI FISICA SVOLTO NELLA CLASSE IIID
ANNO SCOLASTICO 2014/2015
RICHIAMI su:
IL METODO SCIENTIFICO
La definizione operativa delle grandezze fisiche.
LE GRANDEZZE FISICHE: Il tempo e lo spazio. La durata (intervallo di tempo). La
definizione di secondo . La distanza. La definizione di metro. La definizione
operativa di distanza. La notazione esponenziale. L’ordine di grandezza. I sistemi di
riferimento cartesiani. La massa inerziale. La definizione di Kgm..Le grandezze
derivate. L’area ed il volume. Le equazioni dimensionali. Il Sistema internazionale di
unità di misura.
GLI ERRORI DI MISURA: Grafico della proporzionalità diretta ed inversa. Teoria
degli errori. Le cifre significative. Le cifre significative delle grandezze derivate. Le
dimensioni fisiche delle grandezze derivate. La notazione scientifica e l’ordine di
grandezza. Grandezze scalari.
I VETTORI
Il moto di un punto su una traiettoria qualsiasi. Uno spostamento rappresentato da
una freccia. I vettori. Le operazioni sui vettori. La somma. La moltiplicazione di un
vettore per un numero. La scomposizione di un vettore. Le componenti di un vettore
lungo gli assi cartesiani. I versori. Il prodotto scalare. Il prodotto vettoriale.
Svolgimento esercizi. Misura di angoli in gradi sessagesimali e radianti .
Applicazioni nella ricerca delle componenti di un vettore lungo due direzioni
perpendicolari tra loro.
IL MOTO UNIFORME
La meccanica. La traiettoria ed il punto materiale. I sistemi di riferimento.IL sistema
di riferimento cartesiano. Il moto rettilineo. La legge del moto. Posizione e distanza
su di una retta. Istante ed intervallo di tempo. La velocità. La velocità nel moto
rettilineo uniforme. L’equivalenza tra m/s e Km/h. La legge del moto rettilineo
uniforme. La pendenza del grafico spazio-tempo. Il moto relativo. Svolgimento
esercizi.
IL MOTO UNIFORMEMENTE ACCELERATO
Il moto vario. La velocità media e la velocità istantanea. L’accelerazione nel moto
uniformemente accelerato. La velocità nel moto uniformemente accelerato. La legge
del moto uniformemente accelerato. Partenza da fermo. Partenza in velocità. Il moto
naturalmente accelerato (oggetti in caduta libera). Moto di un corpo che viene
lanciato verso l’alto con velocità iniziale.Velocità media e velocità istantanea.La
velocità e il grafico spazio / tempo. Moto accelerato e decelerato . Velocità ed
accelerazione concordi e velocità ed accelerazione discordi. Analisi dei grafici
velocità-tempo. Spazio percorso come area della parte di piano compresa tra il
grafico velocità e l’asse dei tempi. L’accelerazione media e l’accelerazione istantanea
in un moto rettilineo vario. L’ accelerazione e il grafico velocità / tempo.
Svolgimento esercizi.
LE FORZE
Il concetto di forza. Le proprietà vettoriali di una forza. La misura delle forze con il
dinamometro. Le forze sono grandezze vettoriali. Forze in due dimensioni. L’effetto
di più forze applicate ad un corpo. La forza peso . IL valore di g. La forza peso e la
massa. Le forze d’attrito. La forza d’attrito radente statico e dinamico. La forza
elastica. La legge di Hooke. Le forze fondamentali. Le forze vincolari. Il piano
inclinato ( il P.parallelo ed il P. perpendicolare).
L’EQUILIBRIO DEI SOLIDI
L’equilibrio di un punto materiale. La condizione di equilibrio di un punto materiale.
Le forze vincolari. L’equilibrio su un piano inclinato. Il corpo rigido. L’effetto
rotatorio di una forza. Il momento di una forza (definizione).Il momento di una forza
e il prodotto vettoriale. Il momento di più forze. La coppia di forze. Il momento della
coppia di forze. L’effetto di più forze su un corpo rigido. La risultante di Forze
concorrenti. L’equilibrante e la risultante di Forze parallele e concordi. La risultante e
l’equilibrante di forze parallele e discordi. L’equilibrio di un corpo rigido.
Argomenti del corrente A.S.(ripresi dallo scorso anno o trattati ex-novo)
I PRINCIPI DELLA DINAMICA
La dinamica. Il primo principio della dinamica ed il suo enunciato. Il moto di un
oggetto sul quale agisce una forza costante. L’inerzia di un corpo e la sua massa
inerziale. La massa inerziale e la massa gravitazionale. Il II principio della dinamica.
Il Newton. Il Peso. Differenze tra massa e peso. Relazione tra Kgp ed il newton.
Forze normali. Il piano inclinato. Il III principio della dinamica. I sistemi di
riferimento inerziali. Il principio di relatività Galileiana
LE FORZE ED I MOTI
Il moto rettilineo uniforme (vedi prima)
Il moto rettilineo uniformemente accelerato (vedi prima)
I moto nel piano: la traiettoria curvilinea.Il vettore posizione ed il vettore
spostamento. Il vettore velocità. Il vettore accelerazione. La direzione del vettore
accelerazione.
Il moto CIRCOLARE UNIFORME. Periodo e frequenza. Direzione del vettore
velocità. Il modulo della velocità istantanea. La velocità angolare ed il suo valore. La
misura in radianti degli angoli. L’accelerazione centripeta ed il suo valore. La forza
centripeta e la forza centrifuga apparente. Il peso in un riferimento accelerato
(ascensore in discesa ed in salita) .La composizione dei moti.
Il moto PARABOLICO con velocità iniziale orizzontale.Il moto PARABOLICO con
velocità iniziale obliqua rispetto all’orizzontale.
Moto ARMONICO semplice: caratteristiche generali, velocità, accelerazione.
Equazione oraria, equazione della accelerazione. L’accelerazione e lo spostamento.
Svolgimento esercizi. Moto relativo.
APPLICAZIONE DEI PRINCIPI DELLA DINAMICA
Componenti di un vettore-prodotto scalare -prodotto vettoriale (vedi prima)
Il piano inclinato. La condizione di equilibrio di un punto materiale :l’equilibrio su un
piano inclinato con attrito,interpretazione goniometrica della condizione di equilibrio
su un piano inclinato. Il vettore momento di una forza. il momento di una coppia di
forze,la condizione di equilibrio di un corpo rigido. Le leve, la bilancia a bracci
uguali. Il moto armonico di una molla e il periodo di oscillazione. Il moto armonico
di un pendolo e il periodo di oscillazione. Il diagramma delle forze. La tensione del
filo. Disegno ed utilizzo dei diagrammi delle forze. La carrucola ideale.
IL LAVORO E L’ENERGIA
Il lavoro di una forza. Lavoro di una forza costante come prodotto scalare. Le
dimensioni fisiche del lavoro. I lavori compiuti da un corpo e su un corpo. Fatica e
lavoro. La potenza. Potenza e velocità. L’energia cinetica. Il teorema dell’energia
cinetica e sua dimostrazione. Forze conservative e dissipative : la forza peso ed il
lavoro compiuto, la forza di attrito ed il lavoro compiuto.Il teorema dell’Energia
cinetica con forze conservative e dissipative. L’energia potenziale gravitazionale
(della forza Peso). Variazione dell’energia potenziale e lavoro. Energia potenziale
elastica. Lavoro di una forza variabile come area della parte di piano e il valore
dell’energia potenziale elastica. Il principio di conservazione dell’energia meccanica
e sua dimostrazione. Il lavoro come energia in transito. La conservazione dell’energia
totale.
LA QUANTITA’ DI MOTO E IL MOMENTO ANGOLARE
Il vettore quantità di moto. La conservazione della quantità di moto (velocità di
rinculo,la partenza di un razzo). Il sistema isolato. L’impulso di una forza. Il teorema
dell’impulso e sua dimostrazione. L’impulso di una forza variabile. Minimizzare o
massimizzare una forza. I principi della dinamica e il principio di conservazione della
quantità di moto. Gli urti. Gli urti su una retta(descrizione dei fenomeni di
implosione e di esplosione). Urto elastico . Urto totalmente anelastico (esercizio
svolto:un incrocio pericoloso) .Calcolo delle velocità di due corpi dopo un urto
elastico.Urti obliqui elastici. Il centro di massa (caso particolare e caso
generale).Centro di massa di un sistema isolato e di un sistema non isolato. Il
momento angolare. Conservazione e variazione del momento angolare. Il momento di
inerzia. L’energia cinetica di un corpo rigido in retazione.
IL CAMPO GRAVITAZIONALE
Le leggi di Keplero. La prima legge di K. La seconda legge e sua conseguenza. La
terza legge e sua conseguenza. La Gravitazione Universale. La legge di Gravitazione
universale dedotta dalle leggi di Keplero.Il valore della costante G. L’accelerazione
di gravità sulla superficie della Terra. Massa Inerziale e gravitazionale. Il moto dei
satelliti e i vari tipi di orbite. La velocità dei satelliti in orbita circolare. Satelliti
geostazionari. Il Campo gravitazionale. Il vettore campo gravitazionale. Campo
gravitazionale di una massa puntiforme. La massa esploratrice. Energia potenziale
gravitazionale. Calcolo del lavoro nel caso generale. Significato fisico del segno ‘-‘
nell’espressione dell’Energia potenziale gravitazionale. Scelta dell’Energia potenziale
che si annulla all’infinito. La forza di gravità e la conservazione dell’energia
meccanica. L’energia totale e le traiettorie dei satelliti.La velocità di fuga dal campo
gravitazionale.
MECCANICA DEI FLUIDI
La pressione e le sue unità di misura. Richiami sull’esperimento di Torricelli. La
legge di Pascal e sue applicazioni 8torchio idraulico e freni). La legge di Stivino e sue
applicazioni.(pressione sul fondo di un recipiente e vasi comunicanti con stesso
liquido e con liquidi diversi). La spinta di Archimede e sua dimostrazione. La
condizione di galleggiamento. La corrente di un fluido. La portata. Correnti
stazionarie. L’equazione di continuità ed applicazioni(l’innaffiamento). Dim. della
formula della portata. Moto di un liquido in una conduttura. L’equazione di Bernoulli
(senza dim.) e suo significato. L’effetto Venturi sue applicazioni( la tempesta
tropicale, soffio su un foglio,soffio tra due fogli paralleli,lo spruzzatore, la portanza
su un’ ala di un aereo, effetto Magnus).L’attrito nei fluidi. Il moto di un corpo in un
fluido e la forza di attrito viscoso . La forza per mantenere in moto laminare un
fluido. Il coefficiente di attrito viscoso. Il moto di una sfera e la legge di Stokes. La
caduta in un fluido. Velocità limite per una sfera Il contributo della spinta di
Archimede.
LA TEMPERATURA.
Definizione operativa della temperatura. Strumenti di misura. Le scale termometriche
e relazioni tra di esse. La scala Kelvin. La dilatazione lineare dei solidi e sua formula.
La dilatazione superficiale(dim.). La dilatazione volumica e sua dim. La dilatazione
volumica dei liquidi. Le trasformazioni di un gas. La prima legge di Gay-Lussac . La
costante α. La prima ledde di Gay-Lussac e la temperatura assoluta. La legge di
Boyle-Mariotte. La seconda legge di Gay-Lussac e la temperatura assoluta. Il gas
perfetto. Le grandezze termodinamiche V,p e T. L’equazione di stato dei gas perfetti
per una mole e per n moli. Dimostrazione dell’equazione di stato dei gas perfetti in
funzione della temperatura centigrada e della temperatura assoluta.
Atomi,molecole,pesi atomici e molecolari,le forze intermolecolari,la mole ed il
numero di Avogadro. La legge di Avogadro.
IL CALORE
Calore e lavoro. Riscaldare con il lavoro e con il lavoro (richiami agli esperimenti
eseguiti lo scorso anno).Energia in transito.Capacità termica. Il calore specifico.
Quantità di energia e variazione di temperatura. Il calorimetro. La temperatura di
equilibrio. Le sorgenti di calore e il potere calorifico.. Conduzione. Convezione ed
Irraggiamento (la legge di Stefan-Boltzmann). Il calore solare e l’effetto serra.
COLLE VAL D’ELSA 8 GIUGNO 2015
GLI ALUNNI
F.to Giulio Caglianone
Bernardo Brogi
Gabriele Vecchiarelli
L’INSEGNANTE
F.to LUCIA CERVELLI
