Liceo-Ginnasio “B.Russell” di Roma
Anno scolastico 2002-2003 – Classe 3F
I contenuti del corso di Meccanica Classica
URL: http://www.liceorussell.roma.it
Modulo n°1
LA DESCRIZIONE CINEMATICA DEL MOTO
Motivazione e
Necessità della distinzione tra grandezze scalari e vettoriali.
finalità
Conoscenza dei termini, dei concetti e delle formule adatti alla
descrizione del moto dei corpi.
Durata
22 ore
Prerequisiti
Basi di algebra (equazioni di I grado). Capacità di rappresentare una
funzione su un piano cartesiano e di riconoscere le funzioni lineari.
Saper operare con le grandezze fisiche e le relative unità di misura.
Contenuti
Metrologia;
Traiettoria e legge oraria;
Velocità e accelerazione di un punto nel moto rettilineo;
Moto rettilineo uniforme;
Moto rettilineo uniformemente accelerato;
La caduta dei gravi e la figura di Galileo nello studio cinematico della
caduta dei corpi su piani inclinati;
La natura vettoriale delle grandezze fisiche cinematiche;
Esperimenti di
Esperimento introduttivo sulla misurazione indiretta della densità
Laboratorio
assoluta di un cilindretto metallico;
Conferma empirica della legge del moto rettilineo uniforme e
uniformemente accelerato mediante una guidovia a cuscino d’aria
posta come piano inclinato.
Obiettivi
Spazi strumenti e
strategie
Verifiche e
valutazioni
Conoscenze:
Traiettoria e leggi orarie. Spazio, tempo, velocità ed
accelerazione.
Competenze:
Saper studiare i diversi tipi di moto e ricavare leggi fisiche
partendo dai dati.
Saper interpretare in termini fisici le leggi matematiche che
descrivono il moto dei corpi.
Saper operare con i vettori.
Saper distinguere una traiettoria dalla legge oraria
corrispondente.
Capacità:
Comprendere l’importanza di un modello interpretativo nei
fenomeni fisici.
Laboratorio di fisica
Aula normale
Test a risposta chiusa contenente problemi e relazione di laboratorio
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Modulo n°2
LA SPIEGAZIONE DINAMICA DEL MOTO
Motivazione e
Ricerca del legame fra moto e causa generatrice. Acquisizione del
finalità
concetto di massa e di forza. Comprensione del ruolo del secondo
principio della dinamica.
Durata
22 ore
Prerequisiti
Calcolo vettoriale elementare. Conoscenza dei vettori velocità ed
accelerazione. Saper operare con le grandezze fisiche e le relative
unità di misura.
Contenuti
Definizione di forza e criterio operativo statico per la sua misura.
La forza come esempio di grandezza vettoriale.
L'algebra dei vettori.
Le leggi fondamentali della dinamica.
Il concetto di massa inerziale e la definizione dell'unità di misura
secondo il SI.
Massa e peso di un corpo.
Esperimenti di
Conferma empirica della seconda legge della dinamica mediante
Laboratorio
l’uso di una guidovia a cuscino d’aria.
Obiettivi
Conoscenze:
Natura vettoriale delle forze.
Equilibrio dei punti materiali.
La 2a legge della dinamica
Massa e peso dei corpi
Competenze:
Riconoscere le forze come causa delle variazioni del moto e
dell'equilibrio
Sapere eseguire misure di forze
Saper risolvere problemi mediante l'uso delle relazioni tra
grandezze.
Riconoscere le relazioni di proporzionalità esistenti tra forza e
accelerazione e tra massa e accelerazione
Capacità:
Capacità di saper trarre semplici deduzioni teoriche e
confrontarle con i risultati previsti.
Saper progettare esperienze quantitative per poterle
interpretare con criteri matematici rigorosi.
Spazi strumenti e Laboratorio di fisica
strategie
Aula normale
Verifiche e
Test a risposta chiusa contenente problemi e relazione di laboratorio
valutazioni
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Modulo n°3
SISTEMI DI RIFERIMENTO
Motivazione e
Analisi critica del concetto di relatività galileiana. Differenze nella
finalità
descrizione dei fenomeni da diversi sistemi di riferimento.
Durata
22 ore
Prerequisiti
Piano cartesiano e traslazioni Composizione vettoriale. Leggi del
moto rettilineo uniforme ed uniformemente accelerato.
Contenuti
Il problema del moto della Terra agli inizi dei Seicento.
Analisi di un esperimento concettuale: il moto di caduta di un grave
dall'alto di una torre.
Il principio di composizione dei movimenti e la sua applicazione.
Composizione di movimenti, relatività del moto e principio d'inerzia.
L'indistinguibilità dei sistemi di riferimento in MRU fra di loro, ovvero
il principio di relatività galileiano;
Le leggi di trasformazione di Galileo.
Sistemi inerziali e non inerziali.
Spazio, tempo e moto nella relatività galileiana.
Il moto circolare uniforme: parametri fondamentali.
L'accelerazione centripeta in un Moto Circolare Uniforme (MCU).
Dinamica del MCU.
La forza centrifuga come forza apparente dovuta alla non inerzialità
del sistema di riferimento.
Moto circolare uniformemente accelerato.
Dinamica del MCUA.
Obiettivi
Conoscenze:
Formalizzazione delle tre leggi della dinamica.
Riflessione sul significato di quiete e moto.
Distinzione tra sistemi di riferimento inerziali e non inerziali.
Il moto circolare
Competenze:
Saper scomporre un movimento rispetto ad un sistema di
riferimento.
Saper risolvere problemi sulla caduta dei gravi in condizioni
libere e vincolate.
Saper descrivere un moto circolare e risolvere problemi.
Verifiche e
valutazioni
Capacità:
Inquadrare le trasformazioni galileiane come punto
fondamentale nella storia della scienza moderna
Test a risposta chiusa contenente problemi e relazione di laboratorio
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Modulo n°4
ENERGIA, DINAMICA TRASLATORIA E ROTAZIONALE E PRINCIPI DI
CONSERVAZIONE
Motivazione e
Necessità di integrare il quadro concettuale della dinamica con leggi
finalità
di carattere più ampio. Formalizzazione dei concetti energetici e della
dinamica rotazionale. Introduzione del concetto di forze conservative
e primo approccio con l'idea di campo. Studio della gravitazione
universale e delle leggi di Keplero.
Durata
22 ore
Prerequisiti
Calcolo vettoriale elementare. Conoscenza dei vettori forza e
spostamento. Legge della caduta libera dei gravi e principi della
dinamica classica.
Contenuti
Lavoro, Potenza, Energia, Q.d.m., Impulso, Momento angolare e
principi di conservazione. Gravitazione universale.
Esperimenti di
Conferma empirica del principio di conservazione dell’energia
Laboratorio
meccanica.
Obiettivi
Conoscenze:
Le leggi di conservazione dell'energia, della q.d.m., del
momento della q.d.m. e del momento di una forza.
Competenze:
Saper calcolare il lavoro compiuto da una forze costante e non
costante, la qdm, il momento angolare, il momento di una
forza e quello d’inerzia
Saper inquadrare un fenomeno fisico dal punto di vista
dell'energia
Riconoscere che l'energia si conserva assumendo varie forme.
Saper applicare i principi di conservazione dell'energia, della
qdm e del momento angolare
Saper riconoscere i casi di conservazione
Saper risolvere problemi mediante leggi di conservazione
Sapere progettare esperimenti concettuali in cui siano
coinvolte quantità che si conservano
Capacità:
Spazi strumenti e
strategie
Verifiche e
valutazioni
Saper inquadrare un fenomeno dal punto di vista delle leggi di
conservazione
Laboratorio di fisica
Aula normale
Test a risposta chiusa contenente problemi e relazione di laboratorio
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Modulo n°5
MECCANICA DEI FLUIDI
Motivazione e
Rendere familiari allo studente i concetti della meccanica dei sistemi
finalità
continui, applicandoli ad una disciplina (la meccanica dei fluidi) che
favorisce la comprensione dei concetti elementari di calcolo vettoriale
ed estende il dominio di applicazione della meccanica classica.
Durata
Lezione frontale 10h
Verifiche 1h
Totale 11h
Prerequisiti
Calcolo vettoriale elementare e grandezze fisiche fondamentali.
Contenuti
Pressione Proprietà dei fluidi
Principio di Pascal
Legge di Stevino
Principio di Archimede
Cenni alla legge di Bernoulli
Obiettivi
Conoscenze:
Acquisizione e approfondimento del concetto di fluido dal
punto di vista fisico
Distinzione tra idrostatica e idrodinamica
Il concetto di pressione
Competenze:
Saper applicare il principio di Pascal, la legge di Stivino e il
principio di Archimede
Saper risolvere problemi teorici che coinvolgono le leggi e i
principi suddetti
Verifiche e
valutazioni
Capacità:
Comprendere come la fisica proceda per schematizzazioni di
casi semplici (modelli) e, per passi successivi, riesca a
simulare situazioni molto complesse (realtà)
Test a risposta chiusa
Roma, 14 Ottobre 2002
L’insegnante
Prof. Vincenzo Calabrò
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