Liceo Scientifico “A. Volta”
Programma di Fisica svolto nella classe 3ALS
Anno scolastico: 2015/2016
Prof.ssa: Elena Fabbiani
Il moto uniforme
Veloce ripasso di argomenti trattati durante gli anni precedenti: calcolo vettoriale e principi della dinamica. Il moto di un oggetto sul quale agisce una
forza costante. Il principio di relatività Galileiana.
Interpretazione dei grafici velocità/tempo. La traiettoria e 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. 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
vettore posizione ed il vettore spostamento. Il vettore velocità. Il moto relativo.
Applicazioni.
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. Il moto naturalmente accelerato
(oggetti in caduta libera). Moto di un corpo che viene lanciato verso l’alto
con velocità iniziale. Moto accelerato e decelerato. L’accelerazione media e
l’accelerazione istantanea in un moto rettilineo vario. Svolgimento di esercizi.
Le forze
Il concetto di forza. Le proprietà vettoriali di una forza. La misura delle
forze con il dinamometro. Le forze come grandezze vettoriali. Forze in due
dimensioni. L’effetto di più forze applicate ad un corpo. La forza peso . IL
valore di g. Le forze di attrito radente statico e dinamico. La forza elastica.
La legge di Hooke. Le forze fondamentali. Le forze vincolari. Il piano inclinato
(componente parallela del peso e componente 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.
Il momento di una forza (definizione). Il momento di una forza e il prodotto
vettoriale. La coppia di forze. Il momento della coppia di forze. L’effetto di più
forze su un corpo rigido. La risultante di Forze concorrenti.
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.
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Il moto parabolico
Il moto parabolico con velocità iniziale orizzontale e con velocità iniziale
obliqua rispetto all’orizzontale.
Applicazione dei principi della dinamica
Moto armonico semplice: caratteristiche generali, velocità, accelerazione.
Equazione oraria, equazione dell’accelerazione. 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. La potenza. 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. 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. La conservazione dell’energia totale.
La quantità di moto e il momento angolare
Il vettore quantità di moto. La conservazione della quantità di moto. 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. Urto elastico . Urto totalmente anelastico. Calcolo delle velocità
di due corpi dopo un urto elastico. 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 rotazione.
La gravitazione
Le leggi di Keplero. La prima legge di K. La seconda legge e sua conseguenza.
La terza legge e sua conseguenza. La legge di Gravitazione universale dedotta
dalle leggi di Keplero. Il valore della costante G. L’accelerazione di gravità sulla
superficie della Terra. Il moto dei satelliti e i vari tipi di orbite. La velocità
dei satelliti in orbita circolare. Satelliti geostazionari. Il Campo gravitazionale.
Energia potenziale gravitazionale. Scelta dell’energia potenziale che si annulla
all’infinito. La forza di gravità e la conservazione dell’energia meccanica. La
velocità di fuga dal campo gravitazionale.
La meccanica dei fluidi
La pressione e le sue unità di misura. La legge di Stevino 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
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galleggiamento. La corrente di un fluido. La portata. L’equazione di continuità
ed applicazioni. Moto di un liquido in una conduttura. L’equazione di Bernoulli
(con dimostrazione: nel caso in cui vari la sezione della conduttura e nel caso
in cui vari la quata della conduttura) e suo significato. La portanza su un’ala
di un aereo.
La temperatura
Definizione operativa della temperatura. La scala Kelvin. La dilatazione lineare dei solidi e sua formula. La dilatazione volumica e sua dim. La dilatazione
volumica dei liquidi. Gas perfetto. 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. 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 nei due casi: con la costante R dei gas perfetti e con la
costante di Boltzmann.
Il calore
Calore e lavoro. Energia in transito. Capacità termica. Il calore specifico.
Quantità di energia e variazione di temperatura. Il calorimetro. La temperatura
di equilibrio. Conduzione. Convezione ed Irraggiamento.
Il modello microscopico della materia
Moto browniano. Causa della pressione sulle pareti di un recipiente: urti
delle molecole del gas sulle pareti del recipiente. Energia cinetica media delle
particelle in un gas. Equipartizione dell’energia. Cenni alle curve di Maxwell
per la distribuzione delle velocità delle particelle di un gas. Energia interna del
gas perfetto.
Colle di Val d’Elsa, 3 giugno 2016
L’insegnante prof. Elena Fabbiani
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