LICEO SCIENTIFICO STATALE
“FILIPPO LUSSANA” - BERGAMO
PROGRAMMA EFFETTIVAMENTE SVOLTO a. s. 2015/16
CLASSE : 4G – indirizzo base con tablet
DOCENTE: CAPRI MATTEO
MATERIA: FISICA
Libri di testo utilizzati: Romeni, C., Fisica e realtà, vol.1 (Dinamica e Termologia) e vol.2 (Campo
elettrico; Principi della Termodinamica e Onde), Zanichelli
CONTENUTI
MODULO 1. MOTI ROTATORI
Cinematica dei moti rotatori: posizione angolare, periodo, frequenza, velocità angolare
media e istantanea, accelerazione tangenziale e centripeta, accelerazione angolare media e
istantanea.
Dinamica dei moti rotatori: momento delle forze, momento di inerzia (definizione per un
corpo puntiforme e per vari corpi di massa m), secondo principio della dinamica per i moti
rotatori, energia cinetica di rotazione.
Rotazione attorno a un asse fisso; rotolamento senza strisciamento.
Momento angolare e sua relazione con il momento totale delle forze esterne (nel caso di
asse fisso).
Teorema di conservazione del momento angolare.
Attività sperimentali e di laboratorio: Esperienze con lo sgabello girevole. Rotolamento di alcuni
solidi.
MODULO 2. IL MOTO DEI PIANETI E LA GRAVITAZIONE
Modelli cosmologici nella storia dagli antichi greci a Tycho Brahe e osservazioni celesti di
Galileo Galilei.
Leggi di Keplero.
Legge di gravitazione universale di Newton.
La costante di gravitazione universale G.
Attrazione gravitazionale e peso dei corpi.
Applicazione della legge di Newton allo studio del moto dei pianeti e dei satelliti.
Energia potenziale gravitazionale (formula generale). Velocità di fuga. Energia dei pianeti e
dei satelliti. Buchi neri: raggio di Schwarzschild.
Campo gravitazionale.
MODULO 3. DINAMICA DEI FLUIDI
Fluidi ideali e fluidi reali; flusso stazionario (o laminare) e flusso turbolento. Velocità, densità,
viscosità e pressione in un fluido.
Portata idraulica (volumetrica e di massa); equazione di continuità.
Conservazione dell’energia per un fluido ideale in movimento: equazione di Bernoulli;
teorema di Torricelli; effetto Venturi; portanza di un’ala.
Dinamica dei fluidi in presenza di attrito: viscosità; resistenza idraulica e legge di Pouseuille.
Attività sperimentali e di laboratorio: Misura del tempo di svuotamento di un serbatoio e sua
relazione con il livello dell’acqua nel serbatoio.
MODULO 4. FENOMENI DI ELETTROSTATICA E CORRENTI ELETTRICHE
La carica elettrica e le sue proprietà.
Fenomeni di elettrizzazione: per strofinio, per contatto, per induzione. Principio di
conservazione della carica elettrica.
Materiali conduttori e isolanti; polarizzazione degli isolanti.
La legge di Coulomb: definizione e proprietà della forza agente tra cariche elettriche
puntiformi; costante dielettrica del vuoto e di un materiale isolante. Analogie e differenze
tra la forza di Coulomb e la forza di gravitazione universale.
Conservatività della forza di Coulomb. Energia potenziale elettrica di due o più cariche
puntiformi.
Potenziale elettrico generato da una o più cariche puntiformi.
Conservazione dell’energia per cariche elettriche in moto.
Moto delle cariche elettriche nei conduttori solidi; intensità della corrente elettrica.
Introduzione al potenziale elettrico in analogia con il ruolo della pressione in fluidodinamica
e della temperatura nella conduzione del calore. Prima legge di Ohm ottenuta per confronto
con la legge di Fourier per la conduzione del calore e la legge di Poiseuille.
Prima e seconda legge di Ohm; la resistenza elettrica e la resistività elettrica.
Generatore ideale di tensione; forza elettromotrice.
Energia associata al moto delle cariche in un circuito elettrico; potenza elettrica; effetto
Joule.
Collegamento di resistori in serie e in parallelo. Risoluzione di circuiti elettrici con un
generatore di forza elettromotrice e una rete di resistori con collegamenti in serie e in
parallelo.
Generatore reale di tensione e resistenza interna.
Attività sperimentali e di laboratorio: Esperienze di elettrostatica: pendolini elettrostatici;
elettroscopio a foglie; elettroforo di Volta; verifica della prima e seconda legge di Ohm.
MODULO 5. TERMODINAMICA
Ripasso su leggi dei gas ideali (Boyle, Gay- Lussac, Charles, Avogadro) ed equazione di stato
dei gas ideali.
Teoria cinetica dei gas ideali: interpretazione microscopica di pressione (legge di Joule Clausius) e temperatura. Energia interna di gas ideali monoatomici e biatomici. Energia
interna come funzione di stato.
Trasformazioni reversibili e irreversibili.
Primo principio della termodinamica; convenzione sui segni degli scambi di calore e lavoro.
Trasformazioni termodinamiche reversibili di un gas ideale analizzate secondo il primo
principio della termodinamica: trasformazioni isocore, isobare, isoterme, adiabatiche e loro
rappresentazioni in un piano pressione - volume. Lavoro di una trasformazione come area
(con segno) nel piano p- V. Trasformazioni cicliche. Calori specifici molari dei gas ideali e
relazione di Mayer.
Macchine termiche e loro rendimento. Macchine frigorifere e loro coefficiente di
prestazione. Pompe di calore e loro coefficiente di guadagno.
Secondo principio della termodinamica: enunciati di Kelvin - Planck e Clausius e
dimostrazione della loro equivalenza.
Teorema di Carnot e ciclo di Carnot: calcolo del rendimento massimo di una macchina
termica operante tra due sorgenti (con dimostrazioni).
Disuguaglianza di Clausius; entropia; principio di aumento dell’entropia nei sistemi isolati.
Interpretazione statistica dell’entropia: macrostati e microstati.
MODULO 6. OSCILLAZIONI
Il moto armonico semplice dedotto dal moto circolare uniforme: definizione, legge oraria,
equazioni della velocità e dell’accelerazione. Ampiezza, pulsazione, periodo, frequenza del
moto armonico.
L’oscillatore armonico semplice (sistema massa-molla); il pendolo semplice e la legge di
isocronismo delle piccole oscillazioni.
Conservazione dell’energia nel moto armonico semplice.
Oscillazioni smorzate, forzate e risonanza trattati solo in modo qualitativo.
MODULO 7. ONDE MECCANICHE
Definizione di onda.
Classificazioni delle onde: onde impulsive e periodiche, onde meccaniche ed
elettromagnetiche, onde longitudinali e trasversali.
Le onde periodiche: rappresentazione spaziale e temporale; periodo, frequenza, lunghezza
d’onda, velocità di propagazione; equazione di una funzione d’onda armonica.
Energia trasportata da un’onda.
Riflessione e rifrazione delle onde. Fenomeno dell’eco.
Le onde sonore: velocità del suono. Legami tra grandezze fisiche tipiche delle onde sonore e
percezione umana del suono (frequenza e altezza; intensità e volume): effetto Doppler;
intensità di un’onda sonora e livello di intensità espresso in decibel.
Bergamo, 7 giugno 2016
Firma del docente
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Firma dei rappresentanti degli studenti
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Lavoro estivo in fisica - classe 4G
Indicazioni per tutti gli studenti
Si richiede un ripasso generale attento e approfondito di tutti gli argomenti svolti quest’anno (vedi
programma alle pagine precedenti). In particolare, al fine di favorire un proficuo inizio del prossimo anno
scolastico, è bene rivedere in maniera molto dettagliata i Moduli 2 e 4: il primo argomento sarà il campo
elettrico, per il quale queste conoscenze sono prerequisiti assolutamente necessari.
Si domanda inoltre di esercitarsi nuovamente sui problemi delle schede consegnate quest’anno in
preparazione alle verifiche e tutte reperibili nella cartella di Google Drive utilizzata durante l’anno
scolastico, cui vengono aggiunti alcuni esercizi sulle onde: a questo proposito, chiedo a voi di studiare da
soli le pagine del testo dalla 577 alla 584 + 620 (solo le condizioni di interferenza) + da 623 a 625 + da 630 a
633. Mi spiace non essere riuscito a spiegarvele io, ma potete scrivermi durante l’estate se avete bisogno di
qualche chiarimento, soprattutto chi dovesse avere la sospensione del giudizio, in quanto questi argomenti
possono essere presenti nelle prove di recupero.
Tutti devono essere in grado di saper risolvere ogni esercizio di quelli assegnati sui vari argomenti
dell’anno scolastico.
Chi riesce, può leggere il capitolo 17 del libro di testo, L’ottica fisica: dovrete però precisare all’insegnante
del prossimo anno che non vi è stato spiegato. In realtà, per affrontare il programma di quinta non è
strettamente necessario conoscerlo tutto e nemmeno recuperarlo all’inizio. Potrà essere utile nel secondo
periodo della quinta, quando parlerete di onde elettromagnetiche.
Si consiglia infine la lettura di almeno uno dei seguenti testi (il primo, in particolare, sarà di sicuro oggetto
di trattazione del programma del prossimo anno, quindi, leggendolo, potrete “portarvi avanti”):
Einstein, Albert, Relatività. Esposizione divulgativa, Bollati Boringhieri
Einstein, A., Infeld, L., L’evoluzione della fisica, Bollati Boringhieri
Feynman, Richard P., Sei pezzi facili, Adelphi
Rovelli, Carlo, Sette brevi lezioni di fisica, Adelphi
Indicazioni per gli studenti con segnalazione di aiuto o sospensione del giudizio
Oltre a quanto sopra riportato, gli studenti che a seguito dello scrutinio di giugno riceveranno la
segnalazione di aiuto o di sospensione del giudizio in fisica dovranno svolgere nuovamente gli esercizi delle
verifiche assegnate durante l’anno (vi carico anche quelle della 4B), nonché le prove di agosto / settembre
degli anni precedenti, sempre reperibili in Google Drive (NOTA: siccome negli ultimi anni la scansione degli
argomenti è stata modificata, le prove meno recenti contengono anche alcuni esercizi relativi a temi ora
trattati in terza, come l’energia meccanica o la quantità di moto. Si faccia dunque attenzione a selezionare
gli esercizi relativi a contenuti affrontati durante l’anno. Inoltre, tali prove contengono pochi riferimenti - o
nessun riferimento - a dinamica rotazionale, dinamica dei fluidi ed elettricità, ma anche questi argomenti
saranno oggetto d’esame: si consiglia dunque di integrare con gli esercizi dei relativi capitoli sul libro di
testo).
Si precisa che gli studenti con sospensione del giudizio dovranno riportare tutti gli esercizi, sia quelli
assegnati a tutti sia quelli specificamente indicati per loro, su un quaderno, da consegnare il giorno della
prova scritta d’esame (29 agosto 2016).
Per tutti, buone vacanze, buon lavoro e … buon quinto anno!
