MODULO [Cinematica e dinamica dei moti rettilinei e circolari
annuncio pubblicitario
Programmazione Didattica a.s. 2015/2016 MODULO CONOSCENZE ABILITÀ MODULO CONOSCENZE ABILITÀ [Cinematica e dinamica dei moti rettilinei e circolari. Sistemi di riferimento.] UNITÀ ORARIE PREVISTE: 35 UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO: • rivedere gli strumenti concettuali e le grandezze fisiche adatte alla descrizione del moto; in particolare traiettoria, sistema di riferimento, legge oraria, velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea • rivedere il significato e le equazioni del moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato, con i relativi diagrammi spazio-tempo e velocità-tempo • rivedere le condizioni generali di equilibrio di un punto materiale • conoscere l’enunciato e comprendere il significato delle tre leggi newtoniane della dinamica • illustrare i principi galileiani della composizione dei movimenti e comprendere il moto parabolico • acquisire le definizioni delle grandezze che consentono di descrivere il moto circolare uniforme e accelerato • conoscere il significato di periodo, frequenza, velocità tangenziale, velocità angolare e accelerazione centripeta • caratterizzare la forza che consente di realizzare un moto circolare uniforme • conoscere le caratteristiche generali del moto di un corpo su una traiettoria curva • comprendere il significato dei termini sistema di riferimento inerziale e non inerziale • conoscere il significato e alcuni esempi importanti di forze apparenti • conoscere il significato di forza centripeta e forza centrifuga e chiarire la loro differenza • conoscere alcuni effetti della rotazione terrestre • distinguere velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea • risolvere problemi sul moto rettilineo utilizzando le equazioni del moto e i grafici spazio-tempo e velocità-tempo • risolvere semplici problemi di equilibrio di corpi assimilabili a punti materiali • applicare i principi della dinamica all’analisi e alla risoluzione di problemi o spiegazione di situazioni reali • risolvere problemi relativi al moto dei proiettili, calcolando gittata e traiettoria • calcolare periodo, frequenza, velocità tangenziale, velocità angolare e accelerazione centripeta in un moto circolare • risolvere problemi sul moto circolare anche utilizzando il concetto di forza centripeta. • confrontare in qualche semplice caso le osservazioni di osservatori inerziali con quelle di osservatori non inerziali. [L'energia meccanica. I principi di conservazione.] UNITÀ ORARIE PREVISTE: 25 UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO: • definire il lavoro come prodotto scalare e distinguere lavoro motore e lavoro resistente • applicare i concetti di lavoro, potenza, energia cinetica, energia potenziale • comprendere il principio di conservazione dell’energia meccanica • conoscere le caratteristiche generali del moto di un fluido, in particolare l'equazione di continuità e l'equazione di Bernoulli (come principio di conservazione dell’energia nei fluidi) • conoscere la definizione di quantità di moto ed esprimere la seconda legge della dinamica nelle due formulazioni • conoscere la relazione tra impulso di una forza e variazione della sua quantità di moto • comprendere il principio di conservazione della quantità di moto e applicarlo ad alcuni fenomeni significativi (urti ed esplosioni) con particolare riferimento agli urti elastici e anelastici lungo una retta e in un piano • acquisire il concetto di centro di massa di un corpo o sistema di corpi • comprendere le condizioni generali di equilibrio di un corpo rigido • conoscere la definizione e il significato del momento angolare di un corpo e le sue possibili applicazioni. • comprendere il significato del principio di conservazione del momento angolare e saperlo applicare ad alcuni fenomeni significativi • conoscere il concetto di momento di inerzia e le leggi cinematiche e dinamiche del moto rotatorio • conoscere l'espressione dell'energia cinetica nel moto rotatorio • applicare il principio di conservazione dell'energia alla risoluzione di problemi di meccanica • saper applicare i principi di conservazione dell’energia e della quantità di moto all’analisi di sistemi particolari • saper ricavare la legge di conservazione della quantità di moto dai principi della dinamica. • risolvere problemi dinamici utilizzando i concetti di impulso e di quantità di moto. • risolvere problemi sugli urti elastici e sugli urti anelastici di corpi che si muovono lungo una retta e nel piano • utilizzare il concetto di momento di una forza nella definizione delle condizioni di equilibrio di un corpo esteso • individuare alcuni problemi descrivibili attraverso il momento angolare • applicare la legge di conservazione del momento angolare di un corpo in alcuni semplici problemi relativi al moto rotatorio • risolvere problemi sul moto rotatorio di corpi rigidi utilizzando il momento di inerzia • utilizzare, in relazione alle leggi dinamiche del moto rettilineo, le leggi dinamiche del moto rotatorio • esaminare alcuni problemi del moto circolare del corpo rigido, in particolare di un corpo che rotola MODULO CONOSCENZE ABILITÀ [La gravitazione.] UNITÀ ORARIE PREVISTE: 10 UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO: • conoscere i passi fondamentali che condussero dalla visione di un universo geocentrico ad un universo eliocentrico, in particolare esaminare il sistema tolemaico e il sistema copernicano, saper descrivere i contributi di Tycho Brahe, Keplero e Galileo nell’affermazione del sistema copernicano • comprendere il significato della legge di gravitazione universale di Newton • conoscere il significato della costante di gravitazione universale e la nuova interpretazione dell’accelerazione di gravità • conoscere il concetto di campo gravitazionale • conoscere il significato di energia potenziale di un corpo in un campo gravitazionale e la conservazione dell'energia meccanica in un campo gravitazionale • ricavare la legge di gravitazione universale a partire dalle leggi di Keplero e dalle leggi del moto circolare. • calcolare la forza di gravità tra due corpi di massa e distanza note. • saper applicare la legge di gravitazione universale alla soluzione di alcuni problemi relativi ai pianeti e ai satelliti • calcolare l’accelerazione di gravità a diverse altezze dalla Terra e su diversi pianeti. • applicare la legge di gravitazione di Newton al moto dei satelliti, calcolando la velocità orbitale e l’altezza del satellite • calcolare le masse dei pianeti o del Sole a partire dalla legge di gravitazione universale • conoscere il significato di velocità di fuga di un corpo in un campo gravitazionale. MODULO CONOSCENZE ABILITÀ MODULO CONOSCENZE ABILITÀ [I gas e la teoria cinetica.] UNITÀ ORARIE PREVISTE: 10 UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO: • rivedere il concetto di equilibrio termico • comprendere le modalità con le quali si stabilisce una scala termica e le varie scale termometriche • conoscere le leggi di dilatazione termica dei solidi e dei liquidi • conoscere le leggi empiriche relative ai gas (Gay-Lussac, Boyle, Avogadro) e la legge generale dei gas ideali • conoscere le ipotesi della teoria cinetica molecolare e interpretare i concetti di calore e temperatura alla luce del comportamento dinamico delle particelle di un gas • conoscere i limiti del modello del gas ideale per la descrizione dei gas reali • conoscere i concetti di pressione, temperatura, numero di moli nell’analisi macroscopica dei sistemi • conoscere la teoria cinetica dei gas e il principio di equipartizione dell’energia • conoscere la relazione tra temperatura di un gas e energia cinetica media delle molecole • conoscere la velocità quadratica media delle particelle di un gas e la distribuzione delle velocità molecolari • conoscere la fenomenologia e l’interpretazione del moto browniano • correlare i concetti di massa atomica, massa molecolare, numero di moli con le quantità in grammi di una sostanza • utilizzare le leggi dei gas per determinare volume, pressione, temperatura, densità di un gas ideale • esporre le ipotesi del modello di gas perfetto, i risultati della teoria cinetica e le prove sperimentali • applicare in semplici situazioni i risultati delle teoria cinetica dei gas, in particolare la relazione tra temperatura e velocità quadratica media delle particelle di un gas [I principi della Termodinamica.] UNITÀ ORARIE PREVISTE: 20 UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO: • rivedere la relazione tra la quantità di calore ceduta o assorbita da un corpo e la variazione della sua temperatura (legge della calorimetria) e le modalità dei cambiamenti di fase • acquisire il concetto di trasformazione termodinamica reversibile e irreversibile • interpretare la legge dei gas ideali come equazione di stato • comprendere il primo principio della termodinamica come legge di conservazione dell’energia totale • conoscere il concetto di energia interna e il suo significato microscopico nel caso dei gas ideali • conoscere le modalità di calcolo delle quantità Q, L, ∆U e le loro relazioni per le trasformazioni termodinamiche • conoscere le leggi relative alle trasformazioni termodinamiche isoterma, isobara, isocora, adiabatica • acquisire il concetto di ciclo termodinamico, con esempi significativi • acquisire il concetto di macchina termica e del suo rendimento relativo alla trasformazione di calore in lavoro • conoscere le ipotesi di Carnot sul ciclo termico di massimo rendimento teorico • acquisire gli enunciati classici (Clausius, Kelvin) del secondo principio della termodinamica comprendendo la loro relazione con le ipotesi di Carnot • acquisire il concetto di entropia e il suo legame con l’evoluzione spontanea di un sistema fisico • comprendere come il secondo principio della termodinamica sia riconducibile a una descrizione di tipo meccanico-probabilistico degli enti microscopici che costituiscono il sistema fisico al quale si applica • conoscere il significato probabilistico dell’entropia e la relazione di Boltzmann • calcolare la temperatura finale, la capacità termica e il calore specifico di un corpo in equilibrio termico con un altro corpo e calcolare il calore latente relativo ai cambiamenti di fase • calcolare i valori di pressione, volume e temperatura di un gas in un ciclo termico • calcolare il lavoro, l’energia interna e il calore assorbito o ceduto da un gas durante una generica trasformazione e in un ciclo termico, applicando le condizioni imposte dal primo principio della termodinamica • interpretare i calori specifici molari dei gas, a volume costante e a pressione costante secondo la teoria cinetica • applicare le condizioni imposte dal primo principio della termodinamica all’analisi di un ciclo termico • calcolare il rendimento e la potenza di una macchina termica • confrontare il rendimento delle macchine termiche irreversibili con il rendimento della macchina di Carnot • riconoscere i processi reversibili e irreversibili attraverso il calcolo dell’entropia • calcolare in semplici casi l’entropia di un corpo soggetto a trasformazioni termodinamiche irreversibili
