Liceo Scientifico Guido Castelnuovo Firenze
PROGRAMMA SVOLTO nell’a.s. 2014 – 2015
Prof: Patrizia Vitto
Materia di insegnamento Fisica
Classe 4 E
Ripasso
Le grandezze fisiche e loro unità di misura. Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Somma e differenza di
vettori. Scomposizione di un vettore. Componenti cartesiane. . Il moto circolare uniforme: periodo, frequenza,
velocità tangenziale e angolare. Accelerazione centripeta e forza centripeta.
Il moto armonico
Il moto armonico: descrizione e caratteristiche. I vettori spostamento, velocità e accelerazione nel moto
circolare e nel moto armonico. Il moto armonico: la legge oraria; periodo e pulsazione; velocità e accelerazione. Il
concetto di fase; sfasamento temporale e angolare. La dinamica del moto armonico. Il pendolo semplice. Energia
potenziale elastica di una molla. Energia di un sistema oscillante. Sistema massa-molla che oscilla in verticale.
Video su esperimento pendolo semplice.
Le onde meccaniche
Le onde: oscillazioni o vibrazioni, onde, creste e gole, onde meccaniche e onde elettromagnetiche, onde
armoniche, come si genera un'onda, il fronte d'onda, classificazione delle onde in base al fronte d'onda e in base
al modo di propagazione (onde trasversali e longitudinali).Grandezze caratteristiche di un'onda: ampiezza,
lunghezza d'onda, periodo, frequenza e velocità di propagazione dell'onda. Grafici effetto fotografia ed effetto
film. Energia trasportata dalle onde. La funzione d'onda. Legge oraria di un'onda armonica. Le onde sonore. La
frequenza di un'onda. Infrasuoni e ultrasuoni. Potenza acustica. Intensità sonora. Soglia di udibilità e soglia del
dolore. La percezione umana del suono e il livello di intensità. Il decibel. L'effetto Doppler: caso sorgente ferma
e ascoltatore in avvicinamento e allontanamento, caso ascoltatore fermo e sorgente in avvicinamento e
allontanamento, caso generale. L'effetto Doppler e il bang supersonico. L'interferenza costruttiva e distruttiva
e loro caratterizzazioni. Risonanza e onde stazionarie: formula di risonanza e numero di armonica. Lunghezza
d'onda fondamentale e frequenza fondamentale. Video sulla generazione di onde stazionarie in laboratorio. Il
fenomeno dei battimenti. Frequenza di battimento.
La luce
Notizie storiche sulla teoria ondulatoria e corpuscolare della luce. Il modello dell'ottica geometrica. La
riflessione della luce. La rifrazione della luce. La riflessione totale. Applicazioni: il periscopio, le fibre ottiche.
Esperimento in classe sulla rifrazione e riflessione totale della luce. Video sulla rifrazione e riflessione totale
con prismi. Video introduttivo sull'esperimento della doppia fenditura. Video su: "La luce, lo spettro, la
dispersione della luce". La dispersione della luce e l'indice di rifrazione. L’esperimento della doppia fenditura di
Young. La diffrazione da una fenditura (descrizione sintetica del fenomeno), determinazione del massimo
centrale e dei massimi secondari di diffrazione (formule e osservazioni). Dalla diffrazione da una fenditura
all'associazione tra colore e frequenza. Interferenza su lamine sottili. La bolla di sapone.
I gas e la teoria cinetica
Definizione di pressione. Lo stato di un gas. Il termoscopio e il termometro. Temperatura e scale
termometriche: Celsius, Kelvin e Fahrenheit. I gas ideali. Equazione di stato dei gas ideali. Le leggi dei gas ideali:
legge di Boyle, prima e seconda legge di Gay-Lussac. Teoria cinetica dei gas. La variazione della quantità di moto
e la forza tra parete e particella e viceversa. Pressione interna esercitata dal gas sulle pareti del contenitore.
L'energia cinetica media. Valore della velocità media. Energia interna di un gas perfetto. Approfondimento
sull'equazione di stato dei gas ideali: determinazione della costante dei gas perfetti e della costante di Boltzmann
attraverso lo studio delle trasformazioni isoterme e isobare del gas. Energia interna di un gas ideale e gradi di libertà.
Le leggi della termodinamica
Il calore. Contatto termico. Equilibrio termico. La termodinamica e il suo principio zero. Il sistema
termodinamico (isolato, chiuso e aperto). Sistemi termodinamici e convenzione nell'attribuzione dei segni al
calore e al lavoro scambiati tra sistema e ambiente esterno. Primo principio della termodinamica. Processi quasistatici e trasformazioni reversibili. Il primo principio e le trasformazioni isobare, isocore e isoterme.
Rappresentazione sul piano di Clapeyron e calcolo del lavoro di una trasformazione isoterma. Le trasformazioni
adiabatiche. Le trasformazioni isoterme e adiabatiche e loro caratterizzazione. Il secondo principio della
termodinamica: enunciati di Clausius e Kelvin. Le macchine termiche. Rendimento di una macchina termica. Il
teorema di Carnot e il massimo rendimento. Il ciclo di Carnot. Frigoriferi, condizionatori d'aria, pompe di calore.
L'entropia (cenni).
Elettrostatica
Introduzione storica all'elettromagnetismo. La carica elettrica e sua conservazione. Polarizzazione. Conduttori e
isolanti. La separazione delle cariche e l'effetto triboelettrico. Conduttori e isolanti. La legge di Coulomb.
Modalità di generazione delle forza di Coulomb: teoria coulombiana e teoria di Maxwell-Einstein. Legge
elettrostatica e legge di gravitazione a confronto. Il campo elettrico. La distribuzione delle cariche elettriche
su una sfera. Il campo elettrico generato da una carica puntiforme. Sovrapposizione di campi. Le linee del campo
elettrico. Flusso di un vettore attraverso una superficie. Il flusso del campo elettrico attraverso una superficie
piana. Caso generico di superficie qualunque. Il flusso del vettore campo elettrico attraverso una superficie
chiusa che non contiene carica.
Firenze, 6 giugno 2015
Gli alunni
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L’insegnante ___________________________
