Programma svolto di fisica
Classe 3G
Professoressa: G. Guzzo
Modulo 1 : Il lavo o e l’ e e gia
Il lavoro di una forza: il lavoro come prodotto scalare; le dimensioni Fisiche del lavoro; il significato della
definizione di lavoro; Fatica e lavoro;il lavoro di una forza variabile; la potenza: potenza media e potenza
ista ta ea; la pote za dipe de dalla fo za e dalla velo ità. L’ e e gia i eti a: il teo e a dell’e e gia
cinetica; dimostrazione del teo e a dell’e e gia i eti a. Le fo ze o se vative e l’ e e gia pote ziale: la
forza-peso è u a fo za o se vat i e; u ese pio di fo za o o se vat i e: l’ att ito di a i o; solo alle
fo ze o se vative si asso ia u ’ e e gia pote ziale; il lavo o di una forza conservativa cambia segno se lo
sposta e to si i ve te. L’ e e gia pote ziale della fo za-peso : lo ze o dell’e e gia pote ziale; l’ e e gia
pote ziale è u a p op ietà di u siste a. L’ e e gia pote ziale elasti a: l’ esp essio e dell’e e gia
pote ziale elasti a. La o se vazio e dell’e e gia e a i a: l’ e e gia e a i a si t asfo a; l’ e e gia
meccanica si conserva in un sistema isolato con forze conservative; dimostrazione della conservazione
dell’e e gia e a i a; dal g afi o dell’e e gia pote ziale si i ava l’e e gia i eti a; il lavo o è e e gia i
transito. Le forze non conservative e il teorema lavoro-energia: dimostrazione del teorema lavoro-energia;
quantità di moto; il vettore quantità di moto; la quantità di moto totale di un siste a. L’i pulso di u a il
p i ipio di o se vazio e dell’e e gia totale. Appli azio i
Modulo 2 : la quantità di moto e il momento angolare.
La fo za e la va iazio e della ua tità di oto: l’i pulso di u a fo za osta te; il teo e a dell’i pulso;
l’i pulso di u a fo za va ia ile; dall’i pulso alla fo za edia; se la ua tità di oto varia in un tempo
lungo, la forza media è piccola; se la quantità di moto varia in un tempo breve, la forza media è grande. La
conservazione della quantità di moto: la quantità di moto totale si conserva in assenza di forme esterne
non bilanciate; dimostrazione della conservazione della quantità di moto. La quantità di moto negli urti: gli
u ti su u a etta; l’u to elasti o; u u to elasti o pa ti ola e: p oiettile o t o e saglio fe o; l’ u to
completamente anelastico. Il centro di massa: caso di due particelle su una retta, caso generale; il centro di
massa di un sistema non soggetto a forze esterne; il moto dal centro di massa è determinato dalla forza
esterna risultante. Il momento angolare; momento angolare di un punto angolare; il momento angolare del
moto circolare; il momento angolare di un sistema. Conservazione e variazione del momento angolare;
esempi di conservazione del momento angolare: la legge di variazione del momento angolare:
dimostrazione della variazione del momento angolare. Il mo e to d’i e zia: o e to a gola e di u
o po igido e o e to di i e zia; elazio e t a o e to d’i e zia e velo ità a gola e: l’e e gia i eti a di
un corpo rigido in rotazione; la dinamica rotazionale di un corpo rigido. Applicazioni
Modulo3: la gravitazione
Le leggi di Keplero: la prima legge di Keplero; la seconda legge di Keplero; la terza legge di Keplero. La legge
di gravitazione universale: la proprietà della forza gravitazionale tra corpi di grandi dimensioni; massa
i e ziale e assa g avitazio ale. La fo za peso e l’a ele azio e di g avità: l’espe i e to di Cavendish;
l’a ele azio e di g avità sulla supe fi ie della Te a. Il oto dei satelliti: dive si tipi di o ite; la velo ità dei
satelliti in orbite circolari: i satelliti geostazionari. Il campo gravitazionale: la definizione del vettore campo
gravitazionale; il campo gravitazionale di una massa puntiforme ; ilo campo gravitazionale terrestre; il
a po g avitazio ale e la velo ità della lu e. L’e e gia pote ziale g avitazio ale: la fo ula dell’e e gia
pote ziale g avitazio ale; l’e e gia pote ziale della forza peso come caso limite. Forza di gravità o
o se vazio e dell’e e gia e a i a: l’e e gia pe sfuggi e alla Te a; la velo ità di fuga da u pia eta o
da u a stella; il u o e o; o e sf utta e la o se vazio e dell’e e gia e a i a elle issio i spaziali:
l’effetto fio da.
Modulo 4: la temperatura.
La definizione operativa della temperatura: lo strumento di misura: il termometro; il protocollo di misura; il
Kelvin e la temperatura assoluta. L’e uili io te i o e il p i ipio ze o della te odi a i a. La dilatazio e
te i a: u ’appli azio e della dilatazio e li ea e: la la i a i etalli a; la dilatazio e volu i a dei solidi e
dei liquidi. Le trasformazioni di un gas: trasformazioni isoterme, isobore e isocore. La prima legge di GayLussac: dilatazione volumica di un gas a pressione costante: il coefficiente di dilatazione volumica dei gas;
prima legge di Gay-Lussac e temperatura assoluta. La seconda legge di Gay-Lussac: pressione e temperatura
di un gas a volume costante: seconda legge di Gay-Lussac e temperatura assoluta; il termometro a gas. La
legge di Boyle: p essio e e volu e di u gas a te pe atu a osta te. Il gas pe fetto: l’e uazio e di stato del
gas perfetto; dimostrazione dell’e uazio e di stato. Ato i e ole ole. Nu e o di Avogad o e ua tità di
sosta za. U a uova fa a pe l’e uazio e di stato del gas pe fetto: la legge di Avogad o. Appli azio i
Modulo5: il modello microscopico della materia.
Il moto Browniano. Il modello microscopico del gas perfetto
Modulo6: il calore e i cambiamenti di stato
Lavoro, calore e temperatura: la capacità termica e il calore specifico. La misura del calore: come
determinare il calore specifico di una sostanza ; scambio di calore e temperatura di equilibrio. Le sorgenti di
calore e il potere calorifico: la definizione di potere calorifico; il potere calorifico degli elementi. Conduzione
e o ve zio e : la o duzio e, la o vezio e. L’i aggia e to: le adiazio i elett o ag eti he; e issio e
elett o ag eti a e te pe atu a assoluto; l’e issio e elett o ag eti a i ast ofisi a. L’effetto se a:
l’at osfe a te estre è come una sfera; come si fa a misurare la temperatura superficiale media della
Terra?; il riscaldamento globale e le previsioni sul cambiamento climatico. Passaggi tra stati di
aggregazione. La fusione e la solidificazione: le leggi della fusione; le leggi della solidificazione; il calore
latente dal punto di vista microscopico; la transizione vetrosa: il caso del vetro e di alcune plastiche. La
vaporazione e al condensazione: le leggi della evaporizzazione; ebollizione ed evaporazione: due modi di
vapo izza e; l’evapo azio e è u p o esso di aff edda e to; la o de sazio e; i igassifi ato i. Il vapo e
saturo e la sua pressione: il vapore saturo dal punto di vista microscopico; la pressione di vapore saturo;
pressione di vapore saturo ed ebollizione; la sublimazione. La condensazione e la temperatura critica: gas e
vapori: il diagramma di fase; il diagramma di fase nel piano pressione-temperatura e il punto triplo.
Modulo7: il primo principio della termodinamica
Gli s a i di e e gia t a u siste a e l’a ie te; u siste a te odi a i o ideale. La p op ietà
dell’e e gia i te a di u siste a; l’e e gia i te a è u a fu zio e di stato; l’e e gia i te a è u a
g a dezza este siva. T asfo azio i eali e t asfo azio i uasistati he: l’e uili io te odi a i o; la
rappresentazione di una trasformazione reale; le trasformazioni quasistatiche; trasformazioni particolari. Il
lavoro termodinamico: il lavoro in una trasformazione isobara quasistatica; La rappresentazione grafica del
lavoro; lavoro negativo; lavoro compiuto dal sistema e lavoro compiuto sul sistema; il lavoro in una
trasformazione i li a; il lavo o o è u a fu zio e di stato. L’e u iato del p i o p i ipio della
termodinamica. Applicazioni del primo principio: trasformazioni isocore (a volume costante); trasformazioni
isobare (a pressione costante); trasformazioni isoterme (a pressione costante); trasformazioni cicliche. I
calori specifici del gas perfetto: le formule per il calcolo dei calori specifici cv e cp; dimostrazioni delle
formule di cv e cp. Le t asfo azio i adia ati he: u ’espa sio e adia ati a è u p o esso di
raffreddamento; una compressione adiabatica è un processo di riscaldamento; dimostrazione
dell’e uivale za t a le e uazio i.
Appli azio i
Modulo8: il secondo principio della termodinamica
Le macchine termiche: le macchine termiche operano ciclicamente; il bilancio energetico di una macchina
te i a; le so ge ti di alo e i te odi a i a. P i o e u iato: Lo d Kelvi : l’e u iato di Lo d Kelvi
vieta il moto perpetuo. Secondo enunciato: Rudolf Clausius. Terzo enunciato: il rendimento: il terzo
enunciato del secondo principio della termo dinamica; il rendimento caratterizza tutti i sistemi che
forniscono energia utile . Trasformazioni reversibili e irreversibili: le trasformazioni termodinamiche
eve si ili. Il teo e a di Ca ot: l’e unciato del teorema. Il ciclo di Carnot. Il rendimento della macchina di
Ca ot: le fo ule del e di e to; di ost azio e della fo ula del e di e to. Il oto e dell’auto o ile:
il motore ideale e la sua trasformazione ciclica. Il frigorifero: il coefficiente di prestazione; il funzionamento
di un frigorifero; il condizionatore e la pompa di calore; il frigorifero, il condizionatore e la pompa di calore
ideali. Applicazioni.
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