PROGRAMMA SVOLTO E INDICAZIONI LAVORO ESTIVO. a. s CLASSE 4 D

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1 PROGRAMMA SVOLTO E INDICAZIONI LAVORO ESTIVO a. s CLASSE 4 D Insegnante: Disciplina: Bruna CIBRARIO FISICA

2 PROGRAMMA SVOLTO Campo gravitazionale I fluidi Termologia e termodinamica Dal sistema aristotelico-tolemaico a Copernico, Keplero, Newton. Leggi di Keplero. Concetto di campo di forze, legge di Newton. Esperienza di Cavendish. Massa inerziale e massa gravitazionale. Orbite circolari, accelerazione gravitazionale centripeta, velocità orbitale. Messa in orbita di un satellite artificiale. Campo gravitazionale come campo di accelerazioni. Energia potenziale del campo: formula generale e sua approssimazione vicino alla superficie terrestre. Velocità di fuga. Relazione tra leggi di Newton e di Keplero. Punti lagrangiani. Densità. Pressione: principio di Pascal, legge di Stevino per i liquidi soggetti a gravità, pressione atmosferica, manometro di Torricelli. Vasi comunicanti. Spinta di Archimede. Condizioni di galleggiamento. Dinamica dei fluidi incomprimibili. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli e suo significato energetico. Applicazioni dell equazione di Bernoulli: effetto Venturi, portanza di un ala e spinta di una vela, effetto Magnus, teorema di Torricelli. Flusso viscoso, equazione di Poiseuille. Regimi laminare e turbolento. La temperatura e la sua misura: dilatazione termica, principio zero della termodinamica. Le leggi dei gas: Gay-Lussac, Boyle-Mariotte. La temperatura assoluta L'equazione di stato dei gas perfetti. La legge di Avogadro. Teoria cinetica dei gas: interpretazione a livello microscopico di pressione e temperatura. Moto browniano. Energia interna di un gas perfetto. Calore ed energia interna di un corpo. Capacità termica e calore specifico di solidi e liquidi. Definizione di caloria. Equivalente meccanico della caloria. Calorimetro. Propagazione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento. Stati della materia. Cambiamenti di stato, calore latente. Equilibrio tra stati. Diagrammi di stato (cenni).

3 Stato termodinamico. Trasformazioni termodinamiche: reversibili, irreversibili; isobare, isocore, isoterme, adiabatiche.. Lavoro di una trasformazione termodinamica. Primo principio della termodinamica. Energia interna come funzione di stato. Calori specifici dei gas perfetti: calore molare a volume costante e a pressione costante. Lavoro e calore: le macchine termiche. Ciclo Otto, ciclo Diesel (cenni). Secondo principio della termodinamica: enunciati di Kelvin e di Clausius. Rendimento di una macchina termica. Teorema e macchina di Carnot. Frigoriferi, pompe di calore. Coefficiente di prestazione. L'entropia. Disuguaglianza di Clausius, reversibilità e irreversibilità di una trasformazione. Relazione con il secondo principio della termodinamica. Interpretazione microscopica e statistica dell'entropia. Terzo principio della termodinamica. Onde meccaniche Ottica geometrica Ripasso su oscillazioni armoniche: sistema massa-molla, il pendolo. Moto armonico dedotto dal moto circolare uniforme. Energia di un oscillatore armonico, effetto dell'attrito Onde trasversali/longitudinali, di superficie/di volume. Onde periodiche: parametri dell'onda, modello matematico. Onde sonore: sovrapposizione di armoniche, altezza e timbro. Intensità sonora, il decibel. Effetto Doppler. Interferenza, battimenti, diffrazione (principio di Huygens). Onde su una corda: progressive (fenomeni di riflessione e interferenza) e stazionarie (modi normali di oscillazione). Onde stazionarie longitudinali; onde di pressione in un tubo. Geometria della propagazione della luce: riflessione e rifrazione. Riflessione. Specchi piani, sferici e parabolici, concavi e convessi: costruzione delle immagini; equazione dei punti coniugati. Rifrazione. Indice di rifrazione, legge di Snell, fenomeno della riflessione totale. Dispersione, il fenomeno dell arcobaleno. Lenti sottili convergenti/divergenti: potere diottrico; costruzione dell'immagine; equazione dei punti coniugati; aberrazioni.

4 Ottica fisica Campo elettrico Natura ondulatoria e corpuscolare della luce. Raggi e fronti d'onda. Principio di Huygens-Fresnel. Interferenza: esperimento delle due fenditure di Young. Interferenza su lamine sottili. Diffrazione. Reticoli di diffrazione. Applicazioni: diffrazione dei raggi X nei reticoli cristallini; interferenza nei CD e DVD; iridescenza nei reticoli a riflessione; interferometria. Le cariche elettriche. Conduttori e isolanti. Elettrizzazione per contatto e per induzione dei conduttori; polarizzazione degli isolanti. Legge di Coulomb. Analogia con la legge di gravitazionale universale. Il campo elettrico generato da una o più cariche puntiformi (sovrapposizione degli effetti). Linee di campo. Analogia con il campo gravitazionale. Teorema di Gauss. Campo generato da una distribuzione uniforme e simmetrica di carica: guscio sferico, condensatore piano. Campo all interno e all esterno di un conduttore; schermatura. Potenziale elettrico Conservatività della forza di Coulomb. Energia potenziale di un sistema di cariche. Potenziale elettrico, superfici equipotenziali, differenza di potenziale. Circuitazione del campo elettrico. Condensatori e dielettrici. Capacità elettrica, costante dielettrica del mezzo. Campo elettrico in un condensatore piano. Circuiti elettrici in corrente continua Conduttori elettrici. Corrente elettrica e sua intensità. Generatore di tensione e forza elettromotrice. Modello microscopico della corrente nella materia: resistenza elettrica, leggi di Ohm nei conduttori, comportamento dei dielettrici. Potenza elettrica ed effetto Joule. Circuiti di resistori, resistenze in serie e in parallelo. Resistenza interna di un generatore. Amperometro, voltmetro: collegamento e modello circuitale. Risoluzione di circuiti di resistori in corrente continua: leggi di Kirchhoff

5 INDICAZIONI PER IL LAVORO ESTIVO Tutti gli allievi Tutti gli allievi dovranno ripassare l intero programma svolto nell anno trascorso e, in particolare, rivedere e approfondire i seguenti capitoli del libro di testo: 15 : Forze elettriche e campi elettrici 16 : Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico 17 : Circuiti elettrici Per ciascuno di questi capitoli dovranno svolgere almeno 9 esercizi a scelta (3 di livello semplice, 3 di livello medio e 3 di livello difficile) della sezione Problemi finali, rispondere a tutti i quesiti a risposta multipla della sezione Test e prepararsi a rispondere alle Domande. Al rientro dalle vacanze, le prime settimane di lezione saranno dedicate al controllo dei compiti e ad interrogazioni orali in cui i singoli allievi verranno invitati a rispondere alle varie Domande. Sia i compiti che le interrogazioni verranno valutati con un voto. Per tutti gli allievi si consiglia la lettura di almeno uno dei seguenti libri di Richard Feynman: Dal Big Bang ai buchi neri. Breve storia del tempo (caricato su Classroom) Sei pezzi facili (ed. Adelphi) Il piacere di scoprire (ed. Adelphi) Chi volesse, si può cimentare con la versione in inglese, disponibile in e-book per ciascuno dei testi (formato Kindle). Allievi con giudizio sospeso Gli allievi con sospensione del giudizio dovranno svolgere la stessa attività sopra descritta (svolgere 9 Problemi finali a scelta, rispondere ai Test e prepararsi a rispondere alle Domande ), oltre che per i suddetti capitoli 15, 16 e 17, anche per ciascuno dei seguenti capitoli dei volumi 1 e 2 del libro di testo: 6 : Gravitazione 8 : Temperatura e calore 9 : Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica 12 : Le onde e il suono 13 : La riflessione e la rifrazione della luce 14 : L interferenza e la natura ondulatoria della luce L esame di riparazione consisterà in un interrogazione sulle Domande e i Test, in una revisione critica degli esercizi svolti durante l estate e nella risoluzione di uno o più problemi aggiuntivi. Sarà oggetto di valutazione anche il rigore con cui gli esercizi saranno strutturati e ordinati, divisi per argomenti e corredati di: elenco dei dati, grafici, definizione delle variabili, formule utilizzate, passaggi chiari, esplicite descrizioni dei ragionamenti applicati, risultati forniti in notazione scientifica, con il corretto numero di cifre significative e con le unità di misura appropriate. Torino, 15 giugno 2018 L Insegnante

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