LICEO SCIENTIFICO STATALE
“E. MAJORANA” - CALTAGIRONE
Programma di Fisica
A. S. 2015/2016
Classe 4 E
Libro di testo: U. Amaldi - “Amaldi per i Licei Scientifici.Blu” - LDM (Ebook multimediale +
Libro) / Vol. 1 Fondamenti di Meccanica e Termodinamica con Physics in English Vol 1 - Zanichelli - ISBN 9788808139344
U. Amaldi - “Amaldi per i Licei Scientifici.Blu” - LDM (Ebook multimediale +
Libro) / Vol. 2 Onde, campo elettrico e magnetico con Physics in English - Vol 2 Zanichelli - ISBN 9788808937391
Insegnante:
Prof. Vinciprova Francesco.
I cambiamenti di stato.
Richiami sul modello microscopico della materia. I cambiamenti di stato. Fusione e solidificazione.
Vaporizzazione e condensazione. Vapore saturo e sua pressione. Pressione di vapore saturo ed
ebollizione. Condensazione e temperatura critica. Il vapore d'acqua nell'atmosfera. La sublimazione.
Il primo principio della termodinamica.
La termodinamica. Scambi di energia. Energia interna di un sistema fisico. Il principio zero della
termodinamica. Le trasformazioni reali e quasistatiche. Trasformazioni quasistatiche particolari. Il
lavoro termodinamico. Il lavoro di una trasformazione isòbara, qualsiasi e ciclica. Il lavoro non è
una funzione di stato. Primo principio della termodinamica. Applicazioni del primo principio. I
calori specifici del gas perfetto. Le trasformazioni adiabatiche.
Il secondo principio della termodinamica.
Macchine termiche. Secondo principio della termodinamica. Primo enunciato del secondo principio:
enunciato di Kelvin. enunciato del secondo principio: enunciato di Clausius. Equivalenza dei due
enunciati. Terzo enunciato del secondo principio: rendimento. Trasformazioni reversibili e
irreversibili. Il teorema di Carnot. Il ciclo di Carnot. Il rendimento della macchina di Carnot. Il
motore dell'automobile. Il motore ideale e la trasformazione ciclica. Il frigorifero. Il coefficiente di
prestazione. Il funzionamento di un frigorifero. Il condizionatore e la pompa di calore.
Entropia e disordine.
La disuguaglianza di Clausius. Definizione di entropia. Entropia di un sistema isolato. Quarto
enunciato del secondo principio della termodinamica. Entropia di un sistema non isolato. Il secondo
principio dal punto di vista molecolare. Stati macroscopici e microscopici. Equazione di Boltzmann.
Terzo principio della termodinamica.
Le onde elastiche.
Onde trasversali e longitudinali. Vari tipi di onde. Fronti d'onda e raggi. Onde periodiche.
Lunghezza d’onda e ampiezza. Periodo e frequenza. Velocità di propagazione. Onde armoniche.
Legge delle onde armoniche in un punto fissato. Fase iniziale. Legge delle onde armoniche in un
istante fissato. Interferenza. Principio di sovrapposizione. Interferenza di onde armoniche su una
retta. Sfasamento. Interferenza in un piano e nello spazio. Condizioni per l’interferenza costruttiva e
distruttiva.
Il suono.
Le onde sonore. La velocità del suono. Le caratteristiche del suono. L’intensità di un’onda sonora.
Il livello di intensità sonora. Le note e le scale musicali. I limiti di udibilità. Relazione tra frequenza
e lunghezza d’onda. L'eco. Le onde stazionarie. I modi normali. Le frequenze dei modi normali. I
battimenti. L'effetto Doppler.
Le onde luminose.
La luce. Riflessione e rifrazione. Riflessione. Specchi piani. Specchi curvi. Specchi sferici.
Rifrazione. Indice di rifrazione. Riflessione totale. Riflessione totale. Prismi. Dispersione della luce.
Arcobaleno. Miraggi, Fata morgana. Lenti sottili. Onde e corpuscoli. Irradiamento e intensità di
radiazione. Grandezze fotometriche. Natura ondulatoria e corpuscolare della luce. L’irradiamento e
l’intensità di radiazione. L'angolo solido. L’interferenza della luce. Esperimento di Young.
Espressione goniometrica della formula per l'interferenza. La diffrazione. La diffrazione della luce.
Il reticolo di diffrazione. I colori e la lunghezza d'onda. L'emissione e l'assorbimento della luce.
La carica elettrica e la legge di Coulomb.
La carica elettrica. Elettrizzazione per strofinio. L'ipotesi di Franklin. Modello microscopico.
Conduttori e isolanti. Elettrizzazione per contatto. Elettroscopio. Definizione operativa della carica
elettrica. Misura della carica elettrica. Il coulomb. Conservazione della carica elettrica. La legge di
Coulomb. La costante dielettrica. L'esperimento di Coulomb. La forza di Coulomb nella materia. La
costante dielettrica assoluta. L'elettrizzazione per induzione. L'elettroforo di Volta. La
polarizzazione.
Il campo elettrico.
Il campo elettrico: definizione. Campi vettoriali e campi scalari. Il calcolo della forza. Il campo
elettrico di una carica puntiforme. Campo elettrico di più cariche puntiformi. Le linee del campo
elettrico. Costruzione delle linee di campo. Il campo di due cariche puntiformi. Flusso di un campo
vettoriale attraverso una superficie. Flusso del campo elettrico. Teorema di Gauss (Dim.). Campo
elettrico generato da una distribuzione piana infinita di carica: proprietà di simmetria, modulo del
campo elettrico. Altri campi elettrici con particolari simmetrie. Distribuzione lineare infinita di
carica. Campo elettrico all'esterno di una distribuzione sferica di carica. Campo elettrico all'interno
di una sfera omogenea di carica.
Il potenziale elettrico.
L'energia potenziale elettrica. Il caso di più cariche. Il potenziale elettrico. La differenza di
potenziale elettrico. Il moto spontaneo delle cariche elettriche. Potenziale di carica puntiforme.
Superfici equipotenziali. Deduzione del campo elettrico dal potenziale. La circuitazione del campo
elettrostatico.
Fenomeni di elettrostatica.
La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico. Il valore della densità
superficiale di carica. Il campo elettrico e il potenziale in un conduttore all’equilibrio. Il problema
generale dell’elettrostatica. Il teorema di Coulomb. Il potere delle punte. Le convenzioni per lo zero
del potenziale. La capacità di un conduttore. Il potenziale e la capacità di una sfera carica isolata.
Sfere in equilibrio elettrostatico. Il condensatore. La capacità di un condensatore. Il campo elettrico
generato da un condensatore piano. Condensatori in serie e in parallelo. Energia immagazzinata in
un condensatore. Densità di energia elettrica. Verso le equazioni di Maxwell.
La corrente elettrica continua.
La corrente elettrica continua: L'intensità della corrente elettrica. I generatori di tensione e i circuiti
elettrici. La prima legge di Ohm. I resistori in serie e in parallelo. Le leggi di Kirchhoff. La
trasformazione dell'energia elettrica. La forza elettromotrice.
La corrente elettrica nei metalli.
I conduttori metallici. Spiegazione microscopica dell’effetto Joule. La velocità di deriva degli
elettroni. La seconda legge di Ohm. Cenni sul resistore variabile e il potenziometro. La dipendenza
della resistività dalla temperatura. Il coefficiente di temperatura. I superconduttori. Carica e scarica
di un condensatore. Carica e scarica di un condensatore. L’estrazione degli elettroni da un metallo.
Il potenziale di estrazione. L'elettronvolt. Effetto termoionico. Effetto fotoelettrico. Effetto Volta.
Effetto termoelettrico e termocoppia..
L’insegnante Prof. Francesco Vinciprova
Caltagirone, 03/06/2015
Gli alunni
