Programma di fisica 2016

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Programma fisica 5bs – 2014-2015
MAGNETISMO
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Interazioni tra correnti e campi magnetici: esperimenti di Oersted, Ampère, Faraday
Forza di Lorentz
Moto di particelle cariche in un campo elettrico
Moto di particelle cariche in un campo magnetico: raggio dell’orbita circolare
Spettrometro di massa
Momento torcente su una spira rettangolare
Definizione di circuitazione
Legge di Ampère della circuitazione
Legge di Biot Savart
Circuitazione di B e campo magnetico interno ad un solenoide
Paramagnetismo, diamagnetismo (cenni) e ferromagnetismo
Ciclo di isteresi e sue proprietà: domini di Weiss e temperatura di Curie
Legge di Faraday, Neumann, Lenz
Verso della corrente elettrica indotta
Forza elettromotrice cinetica: analisi qualitativa e quantitativa
Correnti parassite
Induttanza e circuiti RL
ELETTROMAGNETISMO
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Sorgenti del campo magnetico e linee di forza: analogie e differenze con il campo elettrico
Definizione di flusso del campo magnetico attraverso una superficie aperta
Teorema di Gauss per il campo elettrico e magnetico
Le quattro equazioni di Maxwell
La simmetria in natura: il paradosso di Ampère e le correnti di spostamento
Le onde elettromagnetiche: caratteristiche fondamentali
La velocità della luce
Lo spettro elettromagnetico
Energia e quantità di moto delle onde elettromagnetiche
TEORIA DELLA RELATIVITà RISTRETTA
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Equazioni di Maxwell e velocità della luce.
Sistemi di riferimento inerziali e invarianza delle leggi fisiche.
Relatività galileana e composizione delle velocità
Il problema dell’etere
L’esperimento di Michelson e Morley
Le trasformazioni di Lorentz
I due postulati della relatività ristretta di Einstein
Tempo proprio e lunghezza propria
La dilatazione del tempo
La contrazione delle lunghezze
La composizione relativistica delle velocità
Esempio: astronavi in moto relativo
Esempio: il decadimento del muone
L’esperimento di Hafele e Keating (1971)
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Il paradosso dei gemelli
Effetto doppler relativistico
Quantità di moto relativistica
Energia relativistica e massa a riposo
Energia cinetica relativistica
Relazione tra quantità di moto ed energia
FISICA MODERNA
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Spettro di corpo nero e Legge dello spostamento di Wien
Catastrofe ultravioletta: il fallimento delle equazioni di Maxwell
Plank e l’ipotesi quantistica
L’effetto fotoelettrico: interpretazione di Einstein
Il fotone: massa e quantità di moto
L’effetto Compton
Modello dell’atomo di J. J. Thomson e di Rutherford
Raggi orbitali e livelli energetici nell’atomo di Rutherford
Gli spettri a righe dei gas
Serie spettrali e Formula di Rydberg
L’atomo di Bohr: i tre postulati
Dalla quantizzazione del momento angolare alla quantizzazione delle orbite e dell’energia
dell’atomo
Interpretazione delle righe spettrali
Esperimento di Millikan
L’ipotesi di de Broglie e il dualismo onda-corpuscolo
Esperimento di Davisson-Germer e di George Thomson sulla diffrazione degli elettroni
L’equazione di Schrodinger e suo significato probabilistico
Il ruolo dell’osservatore in meccanica quantistica
Il paradosso del “gatto di Schrodinger”
Principio di indeterminazione di Heisenberg
Principio di “complementarietà” e di “corrispondenza” di Bohr.
Le critiche di Einstein: le “variabili nascoste”
L’UNIVERSO
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Sistemi di riferimento non inerziali: teoria della relatività generale
Massa inerziale gravitazionale
Principio di equivalenza
Red shift gravitazionale della luce
Curvatura dello spazio-tempo: traiettoria di un raggio di luce
Esperimento di Hafele e Keating e esperimento di Torino: dilatazione del tempo
Il funzionamento del GPS
Eclisse di Sole del 1917: prima prova storica
Lenti gravitazionali: la croce di Einstein
Precessione del perielio di Mercurio
Contrazione stellare (cenni) e buchi neri: raggio di Schwartzschild
Costante cosmologica di Einstein (cenni)
Red shift delle righe spettrali galattiche e Legge di Hubble
Prove del Big Bang: radiazione di fondo a 3K
Prove del Big Bang: abbondanza dell’elio
Modelli di universo: calcolo della densità critica
Parametro di densità W e curvature dell’Universo
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