Programma di fisica IV BA

Liceo Scientifico Statale
“Archimede”
Acireale -sez. associata di Aci Bonaccorsi
A.S. 2012-2013
Materia : FISICA
Docente : DANILA MOSCHETTO
Classe IV BA
Programma effettivamente svolto
Mod. 1 Il Lavoro e l’energia.
Componenti e proiezioni di un vettore. Prodotto scalare e vettoriale. Equazione
dimensionale di una generica grandezza. Richiami sulle leggi di Newton e problemi sulla
dinamica del punto materiale. Lavoro fatto da una forza costante e lavoro fatto da una
forza variabile (forza elastica di richiamo). Potenza. Energia cinetica. Teorema delle forze
vive. Forze conservative e forze non conservative (attrito radente statico e dinamico). Le
leggi empiriche dell’attrito radente statico e dinamico. L’energia potenziale della forza
peso. La legge di conservazione dell’energia meccanica. La conservazione dell’energia
totale. Applicazioni.
Mod. 2 L’impulso, la quantità di moto e gli urti.
Quantità di moto di un punto materiale. La legge di conservazione della quantità di moto.
Deduzione della legge di conservazione della quantità di moto dalla legge di azione e
reazione e viceversa. Esempi. L’impulso di una forza costante e l’impulso di una forza
variabile. Il teorema dell’impulso di una forza o della quantità di moto. Esempi ed esercizi.
Urti unidimensionali centrali elastici e anelastici. Urti in due dimensioni elastici tra
particelle di uguale massa. Applicazioni.
Mod. 3 Il momento angolare. Cinematica e dinamica rotazionale.
Centro di massa di un sistema di punti materiali. Teorema del baricentro. Il momento di
una forza e di una coppia di forze rispetto ad un polo O fisso. Il momento della quantità di
moto di una particella rispetto ad un polo O fisso. Il teorema dell’impulso del momento di
una forza. La legge di conservazione del momento della quantità di moto (o angolare).
Dinamica dei sistemi materiali. La prima e la seconda equazione cardinale. Sistemi isolati.
Il momento d’inerzia rispetto ad un asse di un sistema di N punti materiali e di un corpo
rigido. La velocità angolare e l’accelerazione angolare. Il momento della quantità di moto
totale di un sistema di particelle rispetto ad un punto dell’asse di rotazione. Analogie tra la
rotazione di un punto materiale attorno ad un asse fisso e il moto traslatorio di un punto
materiale in una direzione fissa. Relazioni vettoriali tra le variabili lineari e angolari.
Energia cinetica di un corpo rigido in rotazione. Il secondo teorema di Koenig. L’attrito
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volvente e il rotolamento degli oggetti su un piano inclinato. Applicazioni. Confronto tra
le equazioni dinamiche del moto traslatorio e del moto rotatorio.
Mod. 4 La gravitazione
Campo di forza centrale. Moto di un punto materiale in un campo di forza centrale. Le
leggi di Keplero. La legge di gravitazione universale. La misura della costante G e
l’esperimento di Cavendish. Massa inerziale e massa gravitazionale. Il campo
gravitazionale della Terra. L’energia potenziale gravitazionale. Scelta della configurazione
di riferimento. Il problema dei due corpi e il moto dei satelliti. Satelliti geostazionari.
L’energia totale e i diversi tipi di orbite. I missili balistici. La velocità di fuga da un pianeta.
Il raggio di Schwarzschild.
Mod. 5 Statica dei fluidi
Densità e densità relativa. Pressione nei fluidi. La legge di Stevino. Il principio di Pascal.
La leva idraulica. Pressione atmosferica e pressione relativa. Il barometro di Torricelli.
Galleggiamento dei corpi e principio di Archimede.
Mod. 6 Termometria
Temperatura e sua definizione operativa. Il termometro a mercurio. Principio
dell’equilibrio termico. La scala Celsius e la scala Fahrenheit. La dilatazione termica
lineare, superficiale e volumica dei solidi. La dilatazione volumica dei liquidi e il
comportamento anomalo dell’acqua. Termometro a gas e scala Kelvin assoluta delle
temperature. Il gas perfetto. La prima e la seconda legge di Volta- Gay Lussac. La legge di
Boyle. Pesi atomici e molecolari. La mole e il numero di Avogadro. La legge di Avogadro.
L’equazione di stato del gas perfetto. Pressione osmotica ed equazione di Van’t Hoff per le
soluzioni diluite.
Mod. 7 Calorimetria
Il riscaldamento mediante lavoro e la macchina di Joule. Il calore specifico e la capacità
termica di un corpo. Il calorimetro delle mescolanze di Regnault. Il potere calorifico e la
bomba calorimetrica. Conduzione, convezione e irraggiamento. La legge di StefanBoltzmann. La costante solare. Applicazioni.
Mod. 8 Il modello microscopico del gas perfetto
Interpretazione microscopica della pressione del gas perfetto e interpretazione cinetica
della temperatura. L’equipartizione dell’energia. L’energia interna del gas perfetto e
l’energia interna di un gas reale. Energia interna di gas, liquidi e solidi.
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Mod. 9 I cambiamenti di stato
Fusione e solidificazione. Calore latente di fusione. Equazione di Clausius- Clapeyron (la
curva di fusione). Vaporizzazione e condensazione. Il calore latente di vaporizzazione. Il
vapore saturo e la sua pressione. La tensione del vapore saturo d’acqua in funzione della
temperatura (curva di evaporazione). La temperatura critica. Gas e vapori. Isoterme dei
gas reali nel piano di Amagat e nel piano di Clapeyron. La sublimazione e il brinamento.
La tensione di vapore del ghiaccio in funzione della temperatura (curva di sublimazione).
Il diagramma di fase di una sostanza. Il punto triplo dell’acqua.
Mod. 10 Il primo principio della termodinamica
Gli scambi di energia. L’energia interna come funzione di stato. Trasformazioni reali e
trasformazioni quasistatiche reversibili. Trasformazioni quasistatiche particolari: isobare,
isoterme, isovolumiche e adiabatiche. Equazione delle trasformazioni adiabatiche
reversibili. Trasformazioni cicliche. Il lavoro termodinamico. Primo principio della
termodinamica e sue applicazioni. Capacità termica molare di un gas perfetto a pressione
costante e a volume costante. La relazione di Mayer. Esperienza di Joule sull’espansione
libera e calcolo dell’energia interna di un gas perfetto.
Mod. 11 Il secondo principio della termodinamica
Enunciato del secondo principio, secondo Clausius ed enunciato del secondo principio,
secondo Kelvin- Planck. Equivalenza logica dei due enunciati. La macchina di Carnot a
gas perfetto e il ciclo di Carnot. Il teorema di Carnot. Il rendimento di una macchina
termica. Il motore a scoppio a quattro tempi. Ciclo di Otto. Il motore Diesel e il ciclo di
Diesel. Ciclo frigorifero ideale. Efficienza frigorifera. Ciclo frigorifero reale.
Mod. 12 Oscillazioni e onde elastiche
Il moto armonico e l’oscillatore armonico semplice. Energia dell’oscillatore armonico.
Composizione di due moti armonici su due assi ortogonali e con uguale pulsazione. Onde
su una corda. Onde trasversali e onde longitudinali. Propagazione delle onde. Legge di
propagazione delle onde armoniche in un punto e in un istante. Velocità di fase, velocità
di gruppo e dispersione. Potenza e intensità nel moto ondulatorio. Principio di
sovrapposizione, interferenza e sfasamento. Onde stazionarie su una corda e frequenze
risonanti.
L’insegnante
Gli alunni
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