Reggio Calabria Programma di Fisica Classe 1H - A.Sc. 2015

Liceo Scientifico Statale Leonardo da Vinci - Reggio Calabria
Programma di Fisica
Classe 1H - A.Sc. 2015-2016
Prof. Francesco Zumbo
email: [email protected]
Le grandezze fisiche:
Potenze e loro proprietà. Le percentuali. Teorema di Pitagora. Competenze disciplinari Formulare
ipotesi, sperimentare e/o interpretare leggi siche, proporre e utilizzare modelli e analogie.
Analizzare fenomeni fisici e applicazioni tecnologiche, riuscendo a individuare le grandezze siche
caratterizzanti e a proporre relazioni. Convertire la misura di una grandezza sica da un'unità di
misura ad un'altra, utilizzare multipli e sottomultipli di una unità. Distinguere le grandezze scalari
da quelle vettoriali. Notazione scientifica dei numeri, approssimazione,ordine di grandezza.
Concetto di misura delle grandezze siche. Il Sistema Internazionale di Unità: le grandezze siche
fondamentali. Grandezze siche derivate: area, volume, densità. Equivalenze di aree, volumi e
densità. Le dimensioni siche di una grandezza. Grandezze scalari e vettoriali.
La misura:
Gli strumenti di misura (digitali e analogici). Caratteristiche degli strumenti di misura: sensibilità,
portata, prontezza. Le incertezze in una misura: incertezza assoluta, incertezza relativa e relativa
percentuale. Il risultato di una misura espresso come intervallo. Errori nelle misure dirette. Errori
nelle misure indirette:
legge di propagazione degli errori in somme differenze, prodotti e quozienti. La teoria degli errori :
Valore medio, errore assoluto, errore relativo , errore percentuale , deviazione quadratica media ( o
deviazione standard).
Le scale angolari e introduzione ad alcune formule goniometriche:
Scala sessagesimale, decimale, centesimale, radianti. Conversioni da una scala all'altra. Definizione
di seno, coseno, tangente, cotangente. I teoremi di goniometria sui triangoli rettangoli.
Relazioni tra grandezze:
Relazione di proporzionalità diretta. Dipendenza lineare. Relazione di proporzionalità inversa.
Proporzionalità quadratica. Linearizzazione.
I Vettori Le forze:
Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori. Le proiezioni dei vettori con la goniometria.
Come misurare le forze. La somma delle forze. La forza-peso e la massa. Le caratteristiche della
forza d'attrito (statico, dinamico) della forza elastica. La legge di Hooke.
L'equilibrio dei solidi:
I concetti di punto materiale e corpo rigido. L'equilibrio del punto materiale e l'equilibrio su un
piano inclinato. L'equilibrio dei corpi appoggiati su un piano orizzontale. L'equilibrio dei corpi
sospesi. L'effetto di più forze su un corpo rigido. Il momento di una forza . Le leve.
L'ottica e la luce:
I raggi luminosi, la natura della luce, gli specchi piani, gli specchi sferici, la formula dei punti
coniugati, l'ingrandimento, la rifrazione, la rifrazione con la goniometria, lo spettro della luce, il
prisma e le frequenze dei colori..
L'equilibrio dei fluidi:
Gli stati di aggregazione molecolare: solido, liquido , aeriforme. La definizione di pressione e la
pressione nei liquidi. La legge di Pascal e la legge di Stevino. La spinta di Archimede. Il
galleggiamento dei corpi. La pressione atmosferica e la sua misurazione.
Il Docente
Prof. Francesco Zumbo
Reggio Calabria 15-06-2016
Liceo Scientifico Statale Leonardo da Vinci - Reggio Calabria
Programma di Fisica
Classe 2H - A.Sc. 2015-20156
Prof. Francesco Zumbo
email: [email protected]
Ripetizione degli argomenti dell'anno scolastico precedente:
La pressione, il principio di Pascal , il principio di Archimede, il torchio idraulico. I vettori e le
operazioni vettoriali. La teoria degli errori : valore medio, errore assoluto, errore relativo, errore
percentuale, deviazione quadratica media (o deviazione standard).
Strumenti matematici e le scale angolari:
Le funzioni goniometriche per risolvere triangoli rettangoli. Trasformare gli angoli da gradi a
radianti e viceversa. Uso della la calcolatrice per il calcolo delle funzioni goniometriche.
Definizione di radiante. Misura in radianti di angoli notevoli. Introduzione alle funzioni
goniometriche seno,coseno,tangente. La risoluzione di triangoli rettangoli mediante le funzioni
goniometriche. Scala sessagesimale, decimale, centesimale, radianti. Conversioni da una scala all'altra.
Definizione
La velocità:
La posizione e lo spostamento dei corpi in adeguati sistemi di riferimento. Analizzare e classicare il
moto dei corpi. Tracciare ed interpretare il grafico spazio-tempo , il sistema di riferimento associato
ad un moto. Calcolare la velocità media, lo spazio percorso, l'intervallo di tempo in un moto. Il
punto materiale in movimento. I sistemi di riferimento. Il moto rettilineo. La velocità media.
Calcolo della distanza e del tempo. Il moto rettilineo uniforme. Calcolo della posizione e del tempo
nel moto uniforme.
L'accelerazione:
I concetti di velocità istantanea, di accelerazione media ed istantanea. Le caratteristiche del moto
uniformemente accelerato. Le leggi del moto. I grafici spazio-tempo e velocità-tempo.
I moti nel piano:
I vettori posizione, spostamento e velocità. Il moto circolare uniforme. Periodo, frequenza e velocità
istantanea nel moto circolare uniforme. L'accelerazione centripeta.
La dinamica:
I principi della dinamica. L'enunciato del primo principio della dinamica. I sistemi di riferimento
inerziali. Il principio di relatività galileiana. Il secondo principio della dinamica. Unità di misura
delle forze nel SI. Il concetto di massa inerziale. Il terzo principio della dinamica.
Le forze e il movimento :
Il moto di caduta libera dei corpi. La differenza tra i concetti di peso e di massa. Il moto lungo un
piano inclinato. La forza centripeta. Il pendolo e il periodo del pendolo. Il complesso massa-molla.
L'energia:
La definizione di lavoro. La potenza. Il concetto di energia. L'energia cinetica e la relazione tra
lavoro ed energia cinetica. L'energia potenziale gravitazionale e l'energia elastica. Il principio di
conservazione dell'energia meccanica. La conservazione dell'energia totale. L'energia elastica.
La temperatura:
Definizione di temperatura. I termometri. Scale termometriche. La dilatazione termica. Le
trasformazioni dei gas. Legge di Boyle. Il gas perfetto.
Il calore:
Calore e lavoro come forme di energia in transito. Unità di misura per il calore. Capacità termica,
calore specifico . Il calorimetro. Meccanismi di propagazione del calore. Cambiamenti di stato.
L'ottica e la luce:
I raggi luminosi, la natura della luce, gli specchi piani, gli specchi sferici, la formula dei punti
coniugati, l'ingrandimento, la rifrazione, la rifrazione con la goniometria, lo spettro della luce, il
prisma e le frequenze dei colori..
Il Docente
Prof. Francesco Zumbo
Reggio Calabria, 15-06-2016
Liceo Scientifico Statale “Leonardo da Vinci” - Reggio Calabria
Programma di Fisica
Classe 3H - A.Sc. 2015-2016
Prof. Francesco Zumbo
email: [email protected]
Scalari e Vettori :
Le caratteristiche di un vettore. La differenza tra grandezze scalari e vettoriali. Le operazioni di somma,
sottrazione moltiplicazione, la scomposizione e la proiezione di un vettore. Il prodotto scalare e vettoriale,
l’espressione in coordinate cartesiane dei vettori e delle operazioni sui vettori. Attività di laboratorio
Esperienze sui vettori.
Raccordo primo biennio – secondo biennio:
Concetti fondamentali per la descrizione del moto: punto materiale, traiettoria, legge oraria. Il moto rettilineo
uniforme; grafici. Il moto vario; velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea; grafici. Il
moto rettilineo uniformemente vario: la dipendenza velocità-tempo, spazio- tempo, velocità-spazio; grafici.
Moti uniformemente accelerati: moto di caduta di un grave; moto di caduta di un corpo su un piano inclinato.
Principio di composizione dei movimenti:
Principio di inerzia. Il principio di composizione dei movimenti. Il moto parabolico “il moto del proiettile” .
Trasformazioni galileiane.
La Dinamica:
La prima legge della dinamica. La seconda legge: la relazione fra forza e accelerazione. Massa e peso di un
corpo. Il principio di azione e reazione. La seconda legge della dinamica e la forze di attrito. Applicazioni
della seconda legge della dinamica. Leggi della dinamica e sistemi di riferimento.
Moto circolare e moto armonico:
I moti curvilinei, velocità e accelerazioni. Il moto circolare uniforme: la cinematica e la dinamica.
Facoltativo: Cinematica del moto uniformemente accelerato. Dinamica del moto uniformemente accelerato.
Il moto armonico. Velocità ed accelerazione nel moto armonico. Dinamica del moto armonico: la forza
elastica.
Lavoro ed energia:
Lavoro. Potenza. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale ed energia cinetica. La
conservazione dell’energia meccanica. Caduta di un corpo in un mezzo viscoso.
La quantità di moto e il momento angolare:
La relazione tra quantità di moto e impulso di una forza. La legge di conservazione della quantità di moto per
un sistema isolato. Urti elastici e anelastici su una retta e nel piano. Il centro di massa e le sue proprietà. I
momenti di inerzia per corpi rigidi in rotazione. Il moto di un corpo che rotola. La conservazione e la
variazione del momento angolare, la sua relazione col momento torcente delle forze esterne. Il momento
d’inerzia e la rotazione.
La gravitazione:
Modelli geocentrici ed eliocentrici. La rivoluzione copernicana. Le leggi di Keplero. La legge di gravitazione
universale. Applicazioni della legge di gravitazione universale. Il campo gravitazionale.
La teoria microscopica della materia:
Il modello microscopico del gas perfetto. Pressione e temperatura di un gas dal punto di vista microscopico.
Teorema di equipartizione dell’energia. La velocità delle molecole L’energia interna del gas perfetto.
L’energia interna nei solidi, liquidi, gas.
Temperatura e calore:
Temperatura, scale termometriche, equilibrio termico, equilibrio termico delle miscele, il calore, passaggio
del calore, la dilatazione lineare e cubica. Concetto di sistema termodinamico. Equazione di Boyle, GayLussac, Charles- L’energia interna di un sistema fisico. Il principio zero della termodinamica. Le
trasformazioni termodinamiche. Il lavoro termodinamico. Enunciato del primo principio della
termodinamica. I calori specifici del gas perfetto. L’equazione delle trasformazioni isotemiche, isocore,
isobare, adiabatiche.
Il Docente
Prof. Francesco Zumbo
Reggio Calabria, 15-06-2016
Liceo Scientifico Statale Leonardo da Vinci - Reggio Calabria
Programma di Fisica
Classe 4H - A.Sc. 2014-2015
Prof. Francesco Zumbo
email: [email protected]
Termodinamica:
Il calore , la propagazione del calore, i passaggi di stato, il primo principio della termodinamica e
principali trasformazioni termodinamiche e le relative applicazioni. Il primo principio all'analisi
delle trasformazioni termodinamiche, le trasformazioni reali e quelle ideali, i diversi tipi di
trasformazione termodinamica e le loro rappresentazioni grafiche. Calcolare il lavoro svolto in
alcune trasformazioni termodinamiche, il primo principio della termodinamica nelle trasformazioni
isoterme, isocore, isobare,adiabatiche, cicliche. Calcolare il calore specico di un gas. Concetto di
sistema termodinamico. L'energia interna di un sistema sico. Il principio zero della termodinamica.
Le trasformazioni termodinamiche. Il lavoro termodinamico. Enunciato del primo principio della
termodinamica. Le applicazioni del primo principio alle varie trasformazioni termodinamiche. I
calori specici del gas perfetto. L'equazione delle trasformazioni adiabatiche. Il secondo principio
della termodinamica. Il rendimento di una macchina termica , il rendimento di una macchina di
Carnot che operi fra le stesse temperature. I diversi enunciati del secondo principio della
termodinamica, le trasformazioni reversibili e irreversibili, la macchina di Carnot. Calcolare il
rendimento di una macchina termica, il funzionamento di un motore a scoppio, le prestazioni delle
macchine frigorifere. Il funzionamento delle macchine termiche. Enunciati di lord Kelvin e di
Rudolf Clausius del secondo principio della termodinamica. Il rendimento delle macchine termiche.
Trasformazioni reversibili e irreversibili. Il teorema e il ciclo di Carnot. La macchina di Carnot ed il
suo rendimento. I cicli termodinamici in un motore di automobile. Il frigorifero come macchina
termica.
Entropia e disordine, La definizione di entropia. L'entropia nei sistemi isolati e non isolati.
L'enunciato del secondo principio della termodinamica tramite l'entropia. Interpretazione
microscopica del secondo principio. L'equazione di Boltzmann per l'entropia. Il terzo principio della
termodinamica.
Le onde elastiche:
Ripetizione per i prerequisiti: Funzioni. Trigonometria. Moto armonico e sue caratteristiche
dinamiche ed energetiche. Legge di Hooke. Classicare i vari tipi di onda, la relazione fra lunghezza
d'onda, frequenza e velocità di propagazione e risolvere problemi sulle onde armoniche, le
condizioni di interferenza distruttiva e costruttiva, le caratteristiche di un'onda, vari tipi di onda.
Determinare lunghezza d'onda, ampiezza, periodo, frequenza di un'onda, il principio di
sovrapposizione, interferenza costruttiva e distruttiva, la dierenza di fase tra le onde. Onde
trasversali e longitudinali. Il fronte d'onda. Onde periodiche. Lunghezza d'onda e periodo. Onde
armoniche. Il principio di sovrapposizione e l'interferenza delle onde. Onde e sfasamento.
Il suono:
Generazione e propagazione delle onde sonore. Le caratteristiche del suono: altezza, intensità e
timbro. I limiti di udibilità. Il fenomeno dell'eco. Le caratteristiche delle onde stazionarie.
Frequenza fondamentale e armoniche in un'onda stazionaria. Il fenomeno dei battimenti. L'eetto
Doppler e le sue applicazioni.
La luce:
Le sorgenti, propagazione rettilinea, velocità. L'irradiamento. La definizione delle grandezze
fotometriche. Le leggi della riflessione. La formazione delle immagini con specchi piani e specchi
curvi. La legge dei punti coniugati e l'ingrandimento. Le leggi della rifrazione. L'indice di
rifrazione. La dispersione della luce. Il fenomeno della riflessione totale. Il prisma. Microscopio,
cannocchiale e telescopio. Specchi. Lenti sottili. La natura ondulatoria della luce. I colori e la
relazione tra colore e lunghezza d'onda. Interferenza. Diffrazione. Polarizzazione. Spettroscopia.
Il campo elettrico:
I fenomeni elementari di elettrostatica. Interazione fra i due tipi di carica elettrica. Principio di
conservazione della carica elettrica. Proprietà dei conduttori ed isolanti. Proprietà della forza
elettrica e confronto fra questa e la forza di gravità. Concetto di campo elettrico e sua
rappresentazione attraverso le linee di campo. Le proprietà delle linee di campo. Concetto di usso di
un campo vettoriale attraverso una superficie. Il flusso del campo elettrico ed il Teorema di Gauss.
Densità lineare e superficiale di carica. Caratteristiche del campo elettrico di una carica puntiforme
e dei campi generati da conduttori carichi all'equilibrio. Attività di laboratorio Metodi di
elettrizzazione. Strumenti rivelatori di carica. Costruzione ed uso di un elettroscopio. La bilancia di
torsione e la legge di Coulomb. Distribuzione delle cariche elettriche sulla superficie di un
conduttore in equilibrio elettrostatico. Rappresentazione grafica dei campi elettrici. L'energia
potenziale elettrica. L'energia potenziale nel caso di più cariche. Il potenziale elettrico e la sua unità
di misura. La d. d. p. Le superfici equipotenziali. La relazioni tra le linee di campo e le superfici
equipotenziali. Il concetto di circuitazione. La circuitazione del campo elettrico. La capacità di un
conduttore. Il potenziale e capacità di una sfera conduttrice isolata. Il condensatore. Campo elettrico
e capacità di un condensatore a facce piane e parallele. Concetto di capacità equivalente.
Collegamenti di condensatori in serie ed in parallelo. L'energia immagazzinata in un condensatore.
La corrente elettrica:
Intensità, verso e unità di misura della corrente continua. I generatori di tensione. Elementi
fondamentali di un circuito elettrico. Collegamenti in serie ed in parallelo dei conduttori in un
circuito elettrico. Resistenze elettriche e leggi di Ohm. Resistività e temperatura. I super conduttori.
Collegamenti in serie ed in parallelo di resistenze elettriche. Le leggi di Kirchhoff.
Il Docente
Prof. Francesco Zumbo
Reggio Calabria, 11-06-2016