Liceo “GB Vico” Corsico – as 2014-15

Liceo “G.B. Vico” Corsico – a.s. 2014-15
Programma svolto durante l’anno scolastico
Classe:
Materia:
Insegnante:
Testo utilizzato:
3C
FISICA
Graziella Iori
Caforio, Ferilli - “Fisica! Le regole del gioco” - ed. Le Monnier
Caforio Ferilli -“Fisica! Le regole del gioco” vol 1 - ed Le Monnier
Argomenti svolti
ARGOMENTO
Temperatura ed equilibrio termico.
Principio zero della termodinamica.
La dilatazione termica.
Il calore come lavoro: energia in transito.
La propagazione del calore.
RIFERIMENTI
Sezione D
(volume del biennio)
ENERGIA E FENOMENI
TERMICI
Unità 10
Temperatura e calore: fisica
della materia e dell’energia.
I sistemi gassosi, l’equilibrio termodinamico e le leggi dei gas.
La scala assoluta.
L’equazione di stato dei gas perfetti.
Modello molecolare dei gas perfetti.
Perché il calore è misurato in joule?.
Calore,energia e temperatura.
Sistemi termodinamici, trasformazioni termodinamiche e loro
rappresentazione.
Il lavoro termodinamico.
Il primo principio : la conservazione dell’energia.
Le macchine termiche.
Il secondo principio: il verso privilegiato delle trasformazioni
termodinamiche.
Ciclo di Carnot. Teorema di Carnot.
Il principio di Nerst o terzo principio della termodinamica.
Concetto di entropia ed entropia dell’Universo (cenni)
Ripasso e approfondimenti: le leggi dei moti e la loro
rappresentazione;
Moto rettilineo uniforme, uniformemente accelerato,
uniformemente decelerato: leggi (v-t) e (s-t).
Corpi in caduta libera (ripasso).
I principi della dinamica (ripasso).
Il moto in due e tre dimensioni: velocità e accelerazione nei moti
curvilinei; componenti tangenziale e centripeta dell’accelerazione;
forza ed accelerazione nei moti curvilinei.
Il moto dei gravi nel piano: moto parabolico.
Il punto materiale e il corpo rigido: moti ed equilibrio(ripasso) .
Prodotto scalare e prodotto vettoriale tra vettori (ripasso)
Momento di una forza e di una coppia di forze(ripasso) .
Il moto circolare e la cinematica del moto circolare uniforme:
definizione delle grandezze fondamentali e relazioni tra esse.
Moto circolare non uniforme: variazione della velocità angolare ed
Sezione B
TERMODINAMICA
Unità 8
I gas e la teoria cinetica
Unità 9
Il primo principio della
termodinamica
Unità 10
Il secondo principio della
termodinamica e l’entropia
Sezione A
MECCANICA E I PRINCIPI DI
CONSERVAZIONE
Unità 1
Le leggi del moto
Unità 2
Moti circolari e oscillatori
pag. 1 di 5
accelerazione angolare. Accelerazione tangenziale.Forza
centripeta
Il moto armonico e la cinematica del moto armonico.
Moto armonico e forza elastica (oscillatore elastico).
Il pendolo e le piccole oscillazioni armoniche.
Descrizione goniometrica del moto armonico: legge oraria, legge
velocità-tempo, legge accelerazione-tempo.
Quantità di moto e impulso.
La conservazione della quantità di moto.
Urti elastici e urti anelastici. Urti elastici frontali e obliqui. Urti
elastici obliqui contro una parete fissa e leggi della riflessione.
Conservazione dell'energia e della quantità di moto applicate alla
risoluzione di problemi sugli urti.
Centro di massa di un sistema e moto del centro di massa
(cenni).
Il momento angolare e la sua variazione.
Momento d’inerzia.
Conservazione del momento angolare.
Momento d’inerzia e momento angolare di un corpo esteso.
Forze centrali.
Energia cinetica nel moto rotatorio.
Le orbite dei pianeti e le leggi di Keplero.
Unità 5
La quantità di moto e gli urti
Unità 6
Momento di una forza,
momento angolare e moto
rotatorio
Unità 7
Gravitazione universale
Corsico, 5 giugno 2015
I rappresentanti degli studenti:
L’insegnante:
..................................................
..................................................
..................................................
N.B. - Questo testo, pubblicato su web senza firma, è identico a quello firmato depositato in segreteria didattica
Indicazioni per le prove di recupero di settembre
Argomenti fondamentali per la prova di recupero
ARGOMENTO
Temperatura ed equilibrio termico.
Principio zero della termodinamica.
La dilatazione termica.
Il calore come lavoro: energia in transito.
I sistemi gassosi, l’equilibrio termodinamico e le leggi dei gas.
La scala assoluta.
L’equazione di stato dei gas perfetti.
Perché il calore è misurato in joule?.
Calore,energia e temperatura.
Sistemi termodinamici, trasformazioni termodinamiche e loro
rappresentazione.
Il lavoro termodinamico.
Il primo principio : la conservazione dell’energia.
Le macchine termiche.
Il secondo principio: il verso privilegiato delle trasformazioni
termodinamiche.
Teorema di Carnot.
Il principio di Nerst o terzo principio della termodinamica.
RIFERIMENTI
Sezione D
(volume del biennio)
ENERGIA E FENOMENI
TERMICI
Unità 10
Sezione B
TERMODINAMICA
Unità 8
Unità 9
Il primo principio della
termodinamica
Unità 10
Il secondo principio della
termodinamica e l’entropia
pag. 2 di 5
Il moto in due e tre dimensioni: velocità e accelerazione nei moti
curvilinei; componenti tangenziale e centripeta dell’accelerazione;
forza ed accelerazione nei moti curvilinei.
Il moto dei gravi nel piano: moto parabolico.
Il moto circolare e la cinematica del moto circolare uniforme:
definizione delle grandezze fondamentali e relazioni tra esse.
Moto circolare non uniforme: variazione della velocità angolare ed
accelerazione angolare. Accelerazione tangenziale.Forza
centripeta
Il moto armonico e la cinematica del moto armonico.
Moto armonico e forza elastica (oscillatore elastico).
Il pendolo e le piccole oscillazioni armoniche.
Descrizione goniometrica del moto armonico: legge oraria, legge
velocità-tempo, legge accelerazione-tempo.
Quantità di moto e impulso.
La conservazione della quantità di moto.
Urti elastici e urti anelastici. Urti elastici frontali e obliqui. Urti
elastici obliqui contro una parete fissa e leggi della riflessione.
Conservazione dell'energia e della quantità di moto applicate alla
risoluzione di problemi sugli urti.
Il momento angolare e la sua variazione.
Momento d’inerzia. Conservazione del momento angolare.
Momento d’inerzia e momento angolare di un corpo esteso.
Forze centrali.
Sezione A
MECCANICA E I PRINCIPI DI
CONSERVAZIONE
Unità 1
Unità 2
Moti circolari e oscillatori
Unità 5
La quantità di moto e gli urti
Unità 6
Momento di una forza,
momento angolare e moto
rotatorio
Lavori consigliati per il recupero estivo
Studiare bene gli argomenti sopra elencati, rispondere ai test (V/F, scelta multipla, risposte aperte)
proposti alla fine di ogni capitolo fra gli esercizi, in modo da verificare la comprensione di ciò che si
è studiato.
Svolgere il maggior numero possibile dei seguenti esercizi ( parte di essi saranno stati già svolti in
classe durante l’anno scolastico), svolgete anche gli esercizi proposti dal testo come esempi, in
modo da avere come aiuto la soluzione data.
ARGOMENTO
Pagg. da 308 a 312: Es da 33 a 39. Es. Da 72 a 80.
RIFERIMENTI
Sezione D
(volume del biennio)
ENERGIA E FENOMENI
TERMICI
Unità 10
Pagg. da 300 a 302 : Es da 7 a 11; Es da 24 a 27; Es 29,30.
Sezione B
TERMODINAMICA
Pagg. da 335 a 342 : Es da 5 a 11; Es da 18 a 24; Es da 29 a 35;
Es da 43 a 50; 61; Es 75,76,78,79,80,83,85,86.
Unità 8
Unità 9
Il primo principio della
termodinamica
Pagg.da 373 a 382 : Es da 3 a 10; es da 28 a 34,36,37,38; Es da
91 a 95; Es 98.
Unità 10
Vol Biennio- Pagg da 235 a 243: Es 8,9,11,12,13,14,15,83,85,94,
95.
Vol 3^ : Pagg da 46 a 51 : Es da 27 a 29; Es 32,33,34,68,75,77.
Sezione A
Vol Biennio – Pagg da 237 a 243: ES 30,31; da 34 a 53; Es
56,57. Es 69,70,71,72,76,77,78,82,88,93.
Vol. 3^: Pagg. da 78 a 83 : Es 2,3,4,6,7,8,9,10,17,20,21,22, da
27 a 33; Es da 37 a 41; 46,49.
Il secondo principio della
termodinamica e l’entropia
MECCANICA E I PRINCIPI DI
CONSERVAZIONE
Unità 1
Unità 2
Moti circolari e oscillatori
pag. 3 di 5
Pagg da 187 a 195 : Es da 2 a 13; da 18 a 24; Es da 34 a 44; Es
da 48 a 56; Es 58,59,60,67,9,70,74,75,76,72,78,79,80.
Unità 5
Pagg da 222 a 227 : Es da 4 a 8; Es da 19 a 25; Es
29,39,40,41,43, 53.
Unità 6
La quantità di moto e gli urti
Momento di una forza,
momento angolare e moto
rotatorio
Esempi di prove di recupero
La prova di recupero sarà scritta, con esercizi e domande teoriche valide per l’orale.
Potrà seguire anche un’integrazione orale nel caso di insufficienza nella prova scritta
Domande teoriche
1) Quale relazione sussiste tra il moto circolare uniforme e il moto armonico? Ricava l’equazione del
moto armonico che descrive la velocità in funzione del tempo e rappresentala graficamente.
2) Trascurando l’attrito con l’aria, ricava l’equazione della gittata di un proiettile che si muove con
velocità iniziale obliqua. Motiva adeguatamente le formule.
3) Dopo aver definito il momento angolare spiega in quali casi si conserva. Fai degli esempi
4) Un bambino è seduto su uno sgabello girevole e tiene le bracci distese. Mente ruota avvicina le
braccia al torace. La sua velocità angolare aumenta o diminuisce? Perché?
5) Qual è e come si ricava l’equazione di stato di un gas perfetto?
6) Cosa dice il teorema di Carnot?
7) Qual è l’enunciato di Kelvindel 2° Principio della Termodinamica?
8) Come viene descritto un moto armonico?
9) Perché in un moto curvilineo c’è accelerazione?
10) Classifica gli urti e spiega cosa “avviene” in un urto elastico
11) Enuncia il teorema dell’impulso.
12) Spiega perché nei moti curvilinei uniformi c’è accelerazione e quali caratteristiche ha.
13) Definisci il momento d’inerzia.
..ecc…ecc… in relazione agli argomenti svolti ed alle dimostrazioni fatte in classe.
Problemi
1) Mescolando 1kg d’acqua a 20°C con 400g d’acqua a 50°C, si misura una temperatura di equilibrio di
28°C. Calcola la quantità di calore disperso.
2) Uno scaldabagno elettrico ha la potenza di1kW. Quanto tempo impiega per scaldare 60l d’acqua da
15°C a 45°C in assenza di dispersioni?
3) Un gas è contenuto in un cilindro di raggio r = 10cm. Si espande alla pressione costante di 1,5atm
sollevando il pistone di 10cm. Qual è il lavoro compiuto dal gas? Disegna la trasformazione nel piano
di Clapeyron e spiega a cosa corrisponde il lavoro calcolato.
4) Un mulinello ruota all’interno di un recipiente che contiene 2kg di acqua e compie un lavoro di 24kJ.
5) Il 20% del calore prodotto per attrito si disperde.
Di quanto varia l’energia interna dell’acqua?
Quale sarà la temperatura finale, se quella iniziale era di 15°C?
6) Una massa d’acqua di 10kg cade da un’altezza di 100m. Supponendo che tutta l’energia potenziale di
caduta si trasformi in energia interna dell’acqua, calcolane l’aumento di temperatura.
7) Una macchina termica ideale ha un rendimento del 25% ed utilizza come sorgente”fredda” l’ambiente a
temperatura di 20°C.
a) Qual è la temperatura della sorgente “calda”?
b) Quanto calore deve assorbire in un ciclo per compiere un lavoro di 1kJ?
8) Martina lancia un sasso orizzontalmente da uno scoglio con velocità 3,0 m/s.
Dopo quanto tempo il sasso raggiunge la quota massima?
A quale altezza arriva il sasso, rispetto al punto di lancio?
Con quale velocità toccherà la superficie dell’acqua, se il punto di lancio (la mano di Martina) si
trova a 120 cm da terra?
pag. 4 di 5
9) Una pallina rotola oltre il bordo di un tavolo alto 80 cm con una velocità di modulo v0 e tocca a terra a
una distanza di 1,6 m dalla verticale passante per il bordo del tavolo. Quanto tempo impiega la pallina
a toccare terra? Qual è la velocità iniziale della pallina? Disegna la traiettoria.
10) Una biglia di vetro urta un’altra biglia uguale ferma. Dopo l’urto, le due biglie viaggiano entrambe con
velocità di 1,5 m/s, nella stessa direzione e verso della biglia incidente. Qual era la sua velocità
iniziale?
2
11) Un disco ha momento d’inerzia uguale a 4,8 kg x m e raggio di 40 cm. La massa del disco è
distribuita uniformemente. Qual è la massa del disco?
12) La pallina di una roulette ,di reggio 30cm ha una massa di 2,0g. Il croupier lancia la pallina facendola
ruotare alla velocità di 25cm/s in verso antiorario. Quali sono direzione, intensità e verso del momento
angolare della pallina calcolato rispetto al centro della roulette?
13) Un bilanciere da ginnastica è costituito da due dischi omogenei di masse m 1 = 4kg ed m2 = 6kg.L’asta
leggera che li collega è lunga 20cm. Trascurando la massa dell’asta, determina la posizione del centro
di massa del bilanciere.
14) Una piattaforma rotante ha un raggio di 50cm e descrive un angolo di 90° in un intervallo di tempo di
0,60s. Calcola:
a) la sua velocità angolare;
b) la frequenza di rotazione della piattaforma;
c) Il periodo di rotazione della piattaforma;
d) Il modulo della velocità di un oggetto posto sul bordo della piattaforma.
15) Una ruota, di diametro 90cm, sta ruotando con pulsazione di 50,3 rad/s. Sul bordodella ruota c’è una
manovella e la sua ombra si proietta verticalmente sul terreno, desrivendo un moto armonico.
a) Calcola il periodo del moto armonico.
b) Trova l’ampiezza del moto armonico dell’ombra.
Ecc….ecc….ecc…. (compresa l’interpretazione di grafici assegnati, in relazione agli argomenti studiati).
Compiti estivi per tutti :
Prima dell’inizio della scuola ripassare i contenuti fondamentali assegnati per il recupero di settembre.
Come “controllo” ed “aiuto” ad un buon ripasso, svolgere il 40% degli esercizi segnalati ed i problemi
proposti sopra come esempio (sempre per il recupero di settembre), rispondere ai test posti alla fine di ogni
capitolo e leggere le lettura alla fine di ogni capitolo.
LETTURA PER L’ESTATE :
Leggere : “ Le regole del gioco” di Peter Atkins. ed Zanichelli
L’insegnante:
Graziella Iori
pag. 5 di 5