programma di fisica

Liceo Scientifico Statale “B. Cavalieri” - Verbania
PROGRAMMA DI FISICA
Anno scolastico 2014/15
Classe: IV C Scientifico
Insegnante: Francesca Siracusa
Libro di testo in uso: Zanichelli -- “L’Amaldi per i licei scientifici.blu” -- Ugo Amaldi - Vol. 1° e vol. 2°
1) RIPASSO: IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA. Gli scambi di energia. Energia interna di
un sistema fisico. Principio zero della termodinamica. Trasformazioni reali e trasformazioni quasistatiche.
Il lavoro termodinamico. Il lavoro in un ciclo. Primo principio della termodinamica. Applicazioni del primo
principio: trasformazioni isocore, isobare, isoterme, cicliche.
2) IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA. Le macchine termiche. Bilancio energetico in una
macchina termica. Sorgenti di calore in termodinamica. Secondo principio della termodinamica: primo
enunciato di Lord Kelvin, secondo enunciato di Clausius, terzo enunciato e definizione del rendimento.
Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Enunciato del teorema di Carnot. Il ciclo di Carnot. Il
rendimento della macchina di Carnot. Il motore dell’automobile: ciclo Otto. La macchina frigorifera:
coefficiente di prestazione. Condizionatore e pompa di calore: coefficiente di guadagno.
3) ENTROPIA E DISORDINE. La disuguaglianza di Clausius. Entropia: definizione della variazione di
entropia e dell’entropia, proprietà (estensiva e funzione di stato). Entropia di un sistema isolato. Entropia
dell’universo. Secondo principio della termodinamica: quarto enunciato. Entropia di un sistema non
isolato. Terzo principio della termodinamica.
4) LE ONDE ELASTICHE. Le onde. Onde su una corda. Onde trasversali e longitudinali. Onde elastiche.
Fronti d’onda e raggi dell’onda. Onde periodiche. Grandezze caratteristiche delle onde: lunghezza
d’onda, periodo, frequenza, ampiezza, velocità di propagazione. Fenomeni caretteristici delle onde:
interferenza, principio di sovrapposizione, condizioni per l’interferenza costruttiva e distruttiva.
5) IL SUONO. Le onde sonore: genesi e proprietà. Caratteristiche del suono: altezza, intensità, timbro.
Intensità di un’onda sonora: definizione. Livello di intensità sonora: definizione. Il decibel. Note e scale
musicali. Limiti di udibilità. Riflessione del suono: eco. Onde stazionarie: armoniche. I battimenti. Effetto
Doppler con osservatore e/o sorgente in moto, applicazioni.
6) LE ONDE LUMINOSE. Interpretazione della luce: modello ondulatorio e corpuscolare. Irradiamento e
intensità di radiazione: definizioni. Grandezze fotometriche e relative unità di misura: intensità luminosa
e candela, flusso luminoso e lumen, illuminamento e lux. Interferenza della luce: esperimento di Young.
La diffrazione delle onde d’acqua, del suono, della luce, frange di diffrazione. I colori e la lunghezza
d’onda, emissione e assorbimento della luce: spettri di righe, spettro solare e stellare.
7) LA CARICA ELETTRICA E LA LEGGE DI COULOMB. Elettrizzazione per strofinio. Modello
microscopico dell’atomo. Corpi carichi positivamente e negativamente. Conduttori ed isolanti: legame
chimico metallico e ionico. Elettrizzazione per contatto. L’elettroscopio: struttura ed utilizzi. Il coulomb.
Conservazione della carica elettrica. Legge di Coulomb. Confronto con la legge di Newton. Costanti
dielettriche del vuoto, relativa, assoluta. Principio di sovrapposizione. Induzione elettrica. Elettrizzazione
per induzione. La polarizzazione.
8) IL CAMPO ELETTRICO. Il vettore campo elettrico. Campo elettrico generato da una o più cariche
puntiformi. Costruzione e proprietà delle linee di campo elettrico. Flusso del campo elettrico attraverso
una superficie. Teorema di gauss per il campo elettrico con dim. nel caso particolare della superficie
sferica contenente un’unica carica puntiforme al centro. Campo elettrico generato da una distribuzione
piana infinita di carica, con dim. Densità superficiale di carica. Campo elettrico generato da una doppia
distribuzione piana infinita di carica uguale ed opposta.
9) IL POTENZIALE ELETTRICO. Energia potenziale elettrica. Principio di sovrapposizione. Il potenziale
elettrico. Differenza di potenziale. Moto spontaneo delle cariche elettriche. Potenziale generato da una
carica puntiforme. Superfici equipotenziali e perpendicolarità del campo elettrico. Relazione tra campo
elettrico e potenziale. Circuitazione del campo elettrostatico: definizione e calcolo. Conservatività del
campo elettrico.
10) FENOMENI DI ELETTROSTATICA. Distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico.
Campo elettrico e potenziale generati da un conduttore carico in equilibrio nei punti interni ed esterni al
conduttore. Teorema di Coulomb. Problema generale dell’elettrostatica. Potere delle punte. Convenzioni
per lo zero del potenziale. Capacità di un conduttore lontano da altri conduttori. Capacità di una sfera
conduttrice isolata. Il condensatore. Capacità del condensatore. Calcolo della capacità del condensatore
piano. Condensatori in serie e parallelo: capacità equivalente. Energia immagazzinata in un
condensatore, calcolo del lavoro di carica di un condensatore, densità di energia elettrica nel
condensatore. Verso le equazioni di Maxwell.
11) LA CORRENTE ELETTRICA CONTINUA. Condizioni perché ci sia moto ordinato di carica elettrica nei
solidi, liquidi, gas. Dissociazione elettrolitica e legge di Coulomb. Ionizzazione dei gas. Velocità termica
degli elettroni e velocità di deriva. Intensità di corrente elettrica: definizione macroscopica e
microscopica. Corrente elettrica continua. Verso delle corrente. Circuito elementare. Generatore di
differenza di potenziale. Prima legge di Ohm e conduttori ohmici. Resistenza elettrica. Resistori.
Simbologia per indicare la resistenza di un resistore. Resistori in serie e in parallelo. Resistenza
equivalente. Trasformazione dell’energia elettrica: effetto Joule, spiegazione microscopica, calcolo della
potenza dissipata, conservazione dell’energia nell’effetto Joule, il kilowattora. Forza elettromotrice e
resistenza interna di un generatore.
Verbania, 11 giugno 2015.
Gli alunni:
L'insegnante: