as 2015 – 2016 Classe 3EA Programma svolto di

a. s. 2015 – 2016
Classe 3EA
Programma svolto di Fisica
Introduzione alla cinematica del punto materiale: necessità del sistema di riferimento, posizione, tempo,
legge oraria, traiettoria. Studio del moto rettilineo: posizione, velocità media ed istantanea, accelerazione
media ed istantanea. Richiami essenziali di geometria analitica sulla retta e sulla parabola. Diagrammi
spazio-temporali e diagrammi velocità-tempo, e loro interpretazione geometrica. Problema inverso e
importanza delle condizioni iniziali. Moto rettilineo uniforme: legge oraria e sua deduzione, grafici, esempi
ed applicazioni. Moto rettilineo uniformemente accelerato: deduzione della velocità in funzione del tempo
e deduzione della legge oraria, legame fra velocità e posizione, grafici, esempi ed applicazioni. La caduta dei
gravi e l’accelerazione di gravità, tempo di caduta, velocità di impatto, in presenza di varie condizioni
iniziali.
Angoli e funzioni goniometriche: seno, coseno, tangente, definizioni mediante la circonferenza
goniometrica e principali proprietà. Uso della calcolatrice scientifica per il calcolo delle funzioni
goniometriche, dirette ed inverse. Relazioni di trigonometria in un triangolo rettangolo. Grandezze scalari e
vettoriali. Componenti cartesiane di un vettore e loro legame con il modulo e l’angolo rispetto agli assi
cartesiani. Somma e differenza fra vettori: legge del parallelogramma, metodo punta-coda, metodo delle
componenti. Relazioni trigonometriche in un triangolo qualsiasi. Calcolo del modulo e dell’inclinazione del
vettore somma e differenza di due vettori. Prodotto di uno scalare per un vettore. Generalità nello studio
di un moto curvilineo vario in due dimensioni: vettori posizione, velocità, accelerazione (tangenziale e
centripeta). Studio dettagliato del moto del proiettile in varie condizioni iniziali: legge oraria, traiettoria
parabolica, gittata. Definizione di radiante e sua utilità. Definizione e proprietà del moto circolare uniforme;
periodo, frequenza, velocità angolare, legge oraria, velocità e accelerazione (dim. del suo carattere
centripeto e calcolo del suo valore con il metodo dei vettori rotanti), esempi di applicazione. Moto
armonico, relazioni matematiche che lo caratterizzano e descrizione qualitativa del moto.
Introduzione alla dinamica del punto materiale e alle forze. Natura vettoriale delle forze. Legge di inerzia e
sistemi inerziali. Legge fondamentale della dinamica, connessione fra forze e moto, ruolo della massa e
misura delle forze. Legge di azione e reazione. Vari esempi sui principi della dinamica. Condizione di
equilibrio per un punto materiale. Trasformazioni di Galilei.
Alcuni esempi di forze significative: forza peso, reazione vincolare per una superficie liscia (orizzontale o
inclinata), forza elastica e legge di Hooke, tensione di una corda, tipi di attrito e specialmente forza di
attrito radente (statico e dinamico), forza di gravità e legge della gravitazione universale (spiegazione della
forza peso con legame fra G e g e cenno alla spiegazione del moto dei pianeti, con enunciato delle leggi di
Keplero), nozione di massa inerziale e massa gravitazionale.
Impostazione di in problema dinamico, svariati esercizi di dinamica del punto risolti in dettaglio come
esempi: angolo massimo di cui si può inclinare un piano inclinato scabro senza che l’oggetto scivoli, oggetto
che scivola lungo un piano inclinato scabro, corpi collegati secondo varie geometrie, tempo di caduta e
velocità di impatto lungo un piano inclinato liscio, treno con più vagoni sul piano orizzontale, carrucole
fisse, moto armonico per un punto soggetto ad una forza elastica, moto del pendolo e formula del periodo
nell’approssimazione delle piccole oscillazioni. Nell’ipotesi di moto circolare uniforme, deduzione della
terza legge di Keplero dalla legge della gravitazione universale, con esempi. Moto del satellite.
Definizione intrinseca di a • b e a ˄ b e loro proprietà. Significato fisico delle due operazioni, lavoro e
momento di una forza. Calcolo di a • b e a ˄ b in componenti.
Potenza. Unità di misura del lavoro e della potenza. Definizione di energia cinetica, teorema delle forze vive
(dim. solo nel caso particolare del moto uniformemente accelerato). Calcolo del lavoro della forza peso e
della forza di attrito radente. Forze conservative e non conservative. Definizione di forza conservativa in
termini di indipendenza dal percorso e in termini di circuitazione nulla, e loro equivalenza. Definizione di
energia potenziale e sua arbitrarietà. Nel caso di sole forze conservative, teorema di conservazione
dell’energia meccanica totale. Importanza di una legge di conservazione. Energia potenziale per la forza
peso e per la forza elastica; applicazioni della conservazione dell’energia meccanica totale in questi due
casi. Carattere non conservativo della forza di attrito. Carattere conservativo della forza gravitazionale e
energia potenziale gravitazionale fra due masse, e fra più masse. Mediante la medesima legge di
conservazione, determinazione della velocità di fuga da un corpo celeste, con esempi. Cenno buchi neri.
Quantità di moto per una particella e per un sistema di particelle, forze esterne. Generalità sui fenomeni di
urto. Dettaglio su urti elastici monodimensionali. Urti completamente anelastici. Momento angolare per
una particella e per un sistema di particelle, momento delle forze esterne. Corpo rigido e suoi gradi di
libertà. Centro di massa e suo moto. Momento di inerzia, definizione ed alcuni esempi significativi. Corpo
rigido con simmetria assiale in moto attorno a tale asse. Equazioni cardinali della statica del corpo rigido.
Leve, condizioni di equilibrio, tre tipi di leve.
Cinematica del moto relativo in generale, espressione della velocità di trascinamento, dell’accelerazione di
trascinamento, e dell’accelerazione di Coriolis. Dinamica del moto relativo, dinamica nei sistemi non
inerziali e forze apparenti, con relativi esempi (in particolare, pendolo di Foucault).
Fluidostatica: pressione e sue unità di misura. Misura della pressione atmosferica: esperienza di Torricelli.
Pressione idrostatica: legge di Stevino. Legge di Archimede e problemi di galleggiamento.
Cenni di fluidodinamica: equazione di continuità, legge di Bernoulli e sue applicazioni.
Introduzione alla termometria, scale termometriche e taratura del termometro, nozione di zero assoluto,
legge fondamentale della calorimetria, calore specifico e capacità termica, unità storiche e unità SI.
L’insegnante
Luca Superti
Lavoro estivo:
lettura almeno della prima metà del testo: Einstein – Infeld L’evoluzione della Fisica Boringhieri