Programma svolto a.s. 2015/2016
Classe: 3E
Docente: Daniela Fadda
Materia: fisica
Dettagli programma
Cinematica e dinamica:
moto rettilineo uniforme (ripasso);
moto uniformemente accelerato (ripasso);
moto di caduta libera (ripasso);
principi della dinamica e piano inclinato (ripasso ed approfondimento);
piano inclinato in presenza di una forza di attrito dinamico e con le funzioni
seno e coseno per la scomposizione della forza peso (approfondimento).
Cinematica e dinamica, argomenti nuovi
Il moto parabolico:
simultaneità ed indipendenza dei due moti;
legge oraria nel caso generale;
equazione della traiettoria nel caso generale;
casi particolari: moto parabolico ad angolo nullo;
moto parabolico ad angolo obliquo;
tempo di salita;
calcolo della massima quota;
gittata.
Il moto circolare uniforme:
definizione di moto circolare uniforme;
definizione di moto periodico;
periodo e frequenza di un moto periodico e relative unità di misura;
periodo e frequenza nel moto circolare uniforme e relative unità di misura;
velocità ed accelerazione nel moto circolare uniforme in modulo direzione e
verso;
l’accelerazione centripeta è diretta verso il centro: dimostrazione utilizzando la
differenza tra due vettori;
definizione di radiante;
misura di un angolo in radianti;
conversione da radianti a gradi sessagesimali e viceversa;
definizione di velocità angolare;
relazione tra la velocità lineare e la velocità angolare;
relazione tra l’accelerazione centripeta e la velocità angolare.
forza centripeta;
la forza centripeta può modificare solo il modulo della velocità;
moto circolare non uniforme;
la forza centrifuga ed i sistemi di riferimento non inerziali.
Il moto armonico:
definizione di moto armonico come proiezione di un moto circolare uniforme;
legge oraria del moto armonico (ricavata tramite la definizione di coseno di un
angolo e di velocità angolare);
diagramma orario (grafico spazio-tempo);
velocità ed accelerazione come proiezione di velocità ed accelerazione nel
moto circolare uniforme;
posizioni in cui la velocità e l’accelerazione sono nulle ed in cui sono massime;
legame tra l’accelerazione e la posizione con dimostrazione;
moto armonico di un blocco attaccato ad una molla, pulsazione e periodo;
il pendolo semplice, il periodo e la legge dell’isocronismo.
Il lavoro e l’energia
definizione di prodotto scalare;
prodotto scalare positivo, negativo e nullo;
definizione di lavoro, casi in cui il lavoro è positivo, negativo o nullo;
lavoro di una forza costante parallela allo spostamento: interpretazione
geometrica come area sotto il grafico;
lavoro di una forza variabile sempre parallela allo spostamento;
la potenza media;
la potenza istantanea ed il suo legame con la velocità;
definizione di energia cinetica;
teorema dell’energia cinetica;
definizione di forza conservativa;
dimostrazione: la forza peso è conservativa;
l’attrito come forza non conservativa;
l’energia potenziale definizione generale;
la differenza di energia potenziale tra due punti (iniziale e finale);
variazione di energia potenziale;
energia potenziale di un sistema in un punto (stato) P;
energia potenziale gravitazionale esempi esplicativi;
energia potenziale gravitazionale di un oggetto;
energia potenziale elastica con dimostrazione;
definizione dell’energia meccanica;
conservazione dell’energia meccanica con dimostrazione;
il lavoro è energia in transito;
esempi di conversione tra due forme di energia: potenziale gravitazionale e
cinetica (scivolo, cascata, piano inclinato e pendolo);
teorema-lavoro energia con dimostrazione;
conservazione dell’energia totale.
La quantità di moto:
definizione di quantità di moto;
impulso di una forza;
teorema dell’impulso con dimostrazione;
impulso di una forza variabile;
minimizzare e massimizzare la forza d’urto;
conservazione della quantità di moto: risultati degli esperimenti virtuali con i
carrelli al variare di massa e velocità;
principio di conservazione della quantità di moto con dimostrazione.
Gli urti:
la quantità di moto negli urti;
perché la quantità di moto negli urti si conserva;
urti unidimensionali;
urto elastico;
urto elastico: caso generale;
urto elastico: proiettile contro bersaglio fisso;
urto elastico: casi particolari;
urto completamente anelastico;
urto completamente anelastico: casi particolari.
Il centro di massa:
coordinate del centro di massa;
centro di massa di un sistema fisico (oggetto esteso) isolato;
centro di massa di un sistema fisico non isolato;
definizione di centro di massa;
applicazione pratica: salto in alto con tecnica Fosbury.
Il momento angolare:
definizione di prodotto vettoriale;
modulo, direzione e verso del prodotto vettoriale;
regola della mano destra;
significato geometrico del prodotto vettoriale;
il prodotto vettoriale è anticommutativo;
definizione di momento meccanico di una forza;
momento meccanico di una coppia di forze;
definizione di momento angolare;
momento angolare nel moto circolare uniforme;
momento angolare di un sistema di punti materiali;
definizione di corpo rigido;
momento angolare di un corpo rigido;
legge di variazione del momento angolare;
principio di conservazione del momento angolare;
applicazioni del principio di conservazione del momento angolare: stabilità di
una bicicletta in movimento;
conservazione del momento angolare nel moto circolare uniforme;
energia cinetica rotazionale (con dimostrazione);
momento di inerzia;
momento di inerzia di un sistema di corpi puntiformi;
momento di inerzia di un oggetto esteso;
momento angolare per un oggetto esteso: legame con il momento di inerzia e la
velocità angolare (analogo rotazionale della quantità di moto totale di un
oggetto esteso);
ulteriori applicazioni della conservazione del momento angolare: esperimento
con lo sgabello e la ruota; trottole nel pattinaggio artistico;
analogo rotazionale della seconda legge di Newton (con dimostrazione).
Testo di rifermento: L’Amaldi per i licei scientifici.blu - vol. 1
Autore: Ugo Amaldi
Editore: Zanichelli
Slide in formato Power Point preparate dal docente e rese disponibili agli studenti
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