Istituto Paritario *Maria Ausiliatrice* di Napoli * via E. Alvino n. 9

Istituto Paritario “Maria Ausiliatrice” di Napoli – via E. Alvino n. 9
PROGRAMMA SVOLTO DI FISICAa.s. 2015/2016
Classe: IV Liceo Scientifico
Docente: Falvo Angela
 Modulo 1:Il secondo principio della termodinamica e l’entropia
Definizione di macchina termica. Definizione di sorgente di calore. Primo enunciato del secondo
principio della termodinamica ( Lord Kelvin ). Secondo enunciato del secondo principio della
termodinamica ( Rudolf Clausius ). Il rendimento di una macchina termica. Il terzo enunciato del
secondo principio della termodinamica. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Il teorema di
Carnot. Il rendimento della macchina di Carnot. Il motore dell’automobile. Il frigorifero. Studio del
motore attraverso un modello. La disuguaglianza di Clausius. L’entropia: definizione della
variazione di entropia; definizione di entropia; l’entropia è una grandezza estensiva; l’entropia è una
funzione di stato. L’entropia di un sistema isolato e non isolato. L’equazione di Boltzmann per
l’entropia. Interpretazione dell’equazione di Boltzmann. Il terzo principio della termodinamica.
 Modulo 2: Le onde
Le onde: onde su una corda; onde trasversali e longitudinali; vari tipi di onde. Fronte d’onda e
raggi. Le onde periodiche. La lunghezza d’onda e l’ampiezza. Il periodo e la frequenza. La velocità
di propagazione. Le onde armoniche. La legge delle onde armoniche in un punto fissato. La fase
iniziale. La legge delle onde armoniche in un istante fissato. L’interferenza: il principio di
sovrapposizione; interferenza di onde; interferenza di onde armoniche su una retta; lo sfasamento.
L’interferenza in un piano e nello spazio. Le onde sonore. 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. L’eco.
Le onde stazionarie: i modi normali di oscillazione; le frequenze dei modi normali; sovrapposizione
di modi normali. I battimenti: l’equazione dei battimenti. L’effetto Doppler: sorgente ferma e
ricevitore in movimento; sorgente in movimento e ricevitore fermo; applicazioni dell’effetto
Doppler. Onde e corpuscoli. L’irradiamento e l’intensità di radiazione: l’angolo solido; l’intensità di
radiazione. Le grandezze fotometriche. L’interferenza della luce: l’esperimento di Young. La
diffrazione. La diffrazione della luce. Il reticolo di diffrazione. I colori e la lunghezza d’onda.
L’emissione e l’assorbimento della luce.
Attività sperimentali: studio dell’effetto Doppler attraverso l’uso di applets.
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 Modulo 3: La carica elettrica
L’elettrizzazione per strofinio: l’ipotesi di Franklin; il modello microscopico. I conduttori e gli
isolanti: il modello microscopico; l’elettrizzazione per contatto. La definizione operativa della
carica elettrica: la misura della carica elettrica; il coulomb; conservazione della carica elettrica. La
legge di Coulomb: la costante dielettrica; il principio di sovrapposizione; la forza elettrica e la forza
gravitazionale. L’esperimento di Coulomb. La forza di Coulomb nella materia: la costante
dielettrica assoluta. L’elettrizzazione per induzione. L’elettròforo di Volta. La polarizzazione.
 Modulo 4: Il campo elettrico
Il vettore campo elettrico: definizione del vettore campo elettrico; il calcolo della forza. Il campo
elettrico di una carica puntiforme. Il campo elettrico di più cariche puntiformi. Le linee del campo
elettrico: costruzione delle linee di campo; il campo di una carica puntiforme; il campo di due
cariche puntiformi. Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie. Il vettore superficie. Il
flusso del campo elettrico. Il teorema di Gauss per il campo elettrico e relativa dimostrazione. Il
campo elettrico generato da una distribuzione piana infinita di carica. Proprietà di simmetria del
campo generato dal piano infinito di carica. Il modulo del campo elettrico generato da un piano
infinito di carica. 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; analogia con il campo gravitazionale. Dimostrazione delle formule
relative ai campi elettrici con particolari simmetrie.
 Modulo 5: Il potenziale elettrico
L’energia potenziale elettrica. L’energia potenziale elettrica in caso di più cariche puntiformi. Il
potenziale elettrico: la definizione del potenziale elettrico; la differenza di potenziale elettrico; il
moto spontaneo delle cariche elettriche; l’unità di misura del potenziale elettrico; il potenziale di
una carica puntiforme; l’elettrocardiogramma. Le superfici equipotenziali. Dimostrazione della
perpendicolarità tra linee di campo e superfici equipotenziali. La deduzione del campo elettrico dal
potenziale. La circuitazione del campo elettrostatico: definizione della circuitazione di 𝐸⃗ ; la
circuitazione in fluidodinamica. Il significato della circuitazione del campo elettrico.
 Modulo 6: 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 campo
elettrico all’interno di un conduttore carico in equilibrio; il campo elettrico sulla superficie di un
conduttore carico in equilibrio; il potenziale elettrico in un conduttore carico in equilibrio;
un’applicazione del teorema di Gauss. Il problema generale dell’elettrostatica. Il teorema di
Coulomb e relativa dimostrazione. Potere delle punte e filtri elettrostatici. Le convenzioni per lo
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zero del potenziale. La capacità di un conduttore. Il potenziale di una sfera carica isolata. La
capacità di una sfera conduttrice isolata. Sfere in equilibrio elettrostatico. Il condensatore:
definizione di condensatore; la capacità di un condensatore; il campo elettrico generato da un
condensatore piano; la capacità di un condensatore piano; l’elettròmetro. La capacità del
condensatore sferico e relativa dimostrazione. I condensatori in serie e in parallelo. L’energia
immagazzinata in un condensatore. Calcolo del lavoro di carica del condensatore. La densità di
energia elettrica nel condensatore. Verso le equazioni di Maxwell: prima e seconda equazione di
Maxwell.
 Modulo 7: La corrente elettrica
L’intensità della corrente elettrica. Il verso della corrente. La corrente continua. I generatori di
tensione e i circuiti elettrici. Collegamenti in serie e in parallelo. La prima legge di Ohm.
Definizione di resistore. Resistori in serie e in parallelo. Risoluzione di un circuito. L’inserimento
degli strumenti di misura in un circuito. Le leggi di Kirchhoff: la legge dei nodi e la legge delle
maglie. La trasformazione dell’energia elettrica. La definizione di potenza dissipata. Dimostrazione
della formula della potenza dissipata. La conservazione dell’energia nell’effetto Joule. Il
kilowattora. La forza elettromotrice. Il generatore reale di tensione. La misura della forza
elettromotrice e della resistenza interna. I conduttori metallici: spiegazione microscopica
dell’effetto Joule; la velocità di deriva degli elettroni. La seconda legge di Ohm. Il resistore
variabile. Il potenziometro. La dipendenza della resistività dalla temperatura. Il coefficiente di
temperatura. I superconduttori. La forza di attrazione tra le armature di un condensatore piano: forza
di attrazione a Q costante; forza di attrazione a V costante. Carica e scarica di un condensatore.
I libri di testo di riferimento sono:
-
L’Amaldi per i licei scientifici.blu, di Ugo Amaldi, volume 1, CE Zanichelli;
-
L’Amaldi per i licei scientifici.blu, di Ugo Amaldi, volume 2, CE Zanichelli.
Napoli, 06/06/2016
Gli alunni
Il Docente
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