PROGRAMMA DI FISICA SVOLTO NELLA CLASSE III SEZIONE C NELL ANNO SCOLASTICO 2013/ 2014 INSEGNANTE CELONA ANGIOLETTA

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1 PROGRAMMA DI FISICA SVOLTO NELLA CLASSE III SEZIONE C NELL ANNO SCOLASTICO 2013/ 2014 INSEGNANTE CELONA ANGIOLETTA 1.Grandezze fisiche scalari e vettoriali Modulo 1: Le grandezze scalari e vettoriali Vettori e scalari prodotto e rapporto di un vettore per uno scalare - somma e differenza di vettori versori componente di un vettore secondo una prefissata direzione - scomposizione di un vettore lungo due direzioni assegnate - componenti cartesiane e rappresentazione cartesiana di un vettore; operazioni sui vettori tramite le componenti cartesiane goniometria e componenti cartesiane - prodotto scalare e vettoriale 1. Concetti fondamentali per la descrizione del moto 2. Il moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato Modulo 2: Raccordo primo biennio secondo biennio. Moti rettilinei Punto materiale, traiettoria, posizione, spostamento, legge oraria, diagramma orario il sistema di riferimento ICR - velocità media e istantanea, scalare e vettoriale il grafico velocità tempo - accelerazione media e istantanea, scalare e vettoriale Il moto rettilineo uniforme moto rettilineo uniformemente accelerato e decelerato - caduta libera dei gravi gravi lanciati verso l alto accelerazione su un piano inclinato 1. Principio di composizione dei movimenti Modulo 3: Principio di composizione dei movimenti Principio di composizione del movimenti moto parabolico 1. Le tre leggi della dinamica 2. Applicazioni del secondo principio 3. Relatività galileiana Modulo 4: Dinamica Principio di inerzia - seconda legge della dinamica sistemi inerziali sistemi non inerziali e forze apparenti massa (inerziale) e peso di un corpo principio di azione e reazione La seconda legge della dinamica e la forza di attrito moto di un corpo su un piano orizzontale e su un piano inclinato (con attrito) Principio di relatività galileiana - trasformazioni galileiane

2 Modulo 5: Il moto circolare 1. Il moto circolare uniforme 2. Cinematica e dinamica del moto uniformemente accelerato circolare Moto circolare uniforme e grandezze relative relazioni fra i parametri del moto circolare uniforme l accelerazione centripeta nel moto circolare uniforme moto circolare uniforme e forza centripeta veicoli in curva la forza centrifuga Cinematica del moto circolare uniformemente accelerato - momento di una forza rispetto ad un punto e rispetto ad un asse momento di una coppia di forze dinamica del moto circolare uniformemente accelerato; momento di inerzia di un punto materiale Modulo 6: Lavoro ed energia 1. Lavoro, potenza ed energia 2. Principio di conservazione dell energia meccanica Lavoro di una forza costante e non costante potenza energia energia cinetica teorema del lavoro e dell energia cinetica - energia cinetica nel moto circolare forze conservative e non conservative - energia potenziale gravitazionale ed elastica Conservazione dell energia meccanica il caso delle forze non conservative conservazione dell energia totale la corrente di un fluido la portata e le correnti stazionarie l equazione di continuità - il principio di conservazione dell energia ed i fluidi; equazione di Bernoulli - effetto Venturi e portanza - teorema di Torricelli l attrito in un fluido la caduta in un fluido; velocità limite Modulo 7: La quantità di moto e il momento angolare 1.Quantità di moto e impulso 2.Principi di conservazione della massa, della quantità di moto e del momento della quantità di moto Quantità di moto e impulso di una forza teorema dell impulso Sistema dinamicamente isolato principio di conservazione della massa principio di conservazione della quantità di moto pendolo balistico classificazione degli urti - urti elastici e anelastici su una retta e un caso di urto anelastico nel piano - il centro di massa e le sue proprietà - momento di una forza agente su un corpo e momento della quantità di moto conservazione e variazione del momento della quantità di moto - momento di inerzia per un corpo rigido in rotazione teorema di Steiner energia cinetica di un corpo rigido in rotazione - dinamica rotazionale di un corpo rigido - moto di una sfera che rotola senza strisciare (descrizione dinamica ed energetica)

3 Modulo 8: La gravitazione 1. Descrizione prenewtoniana del cosmo 2. La gravitazione universale Leggi di Keplero La legge di gravitazione universale esperienza di Cavendish - accelerazione di gravità sulla Terra massa inerziale e massa gravitazionale moto dei satelliti artificiali; satelliti geostazionari deduzione delle leggi di Keplero - il campo gravitazionale - energia potenziale gravitazionale; definizione generale la forza di gravità e la conservazione dell energia meccanica; velocità di fuga, buchi neri e raggio di Schwarzschild Modulo 9: La teoria microscopica della materia 1. Teoria microscopica della materia Il moto browniano il modello microscopico del gas perfetto pressione e temperatura di un gas perfetto dal punto di vista microscopico - calcolo della velocità quadratica media teorema di equipartizione dell energia la velocità delle molecole e la distribuzione di Maxwell l energia interna del gas perfetto l energia interna nei solidi, liquidi e aeriformi; il moto di agitazione termica ESPERIENZE DI LABORATORIO: Lezioni animate sul moto rettilineo uniforme Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato su rotaia Esperienze illustrative sulla forza centrifuga Conservazione dell energia (pendolo di Galileo) Film sul giroscopio. L insegnante Gli alunni

4 PROGRAMMA DI FISICA SVOLTO NELLA CLASSE V SEZIONE C NELL ANNO SCOLASTICO 2013/2014 INSEGNANTE CELONA ANGIOLETTA Programma svolto Modulo 1: Relatività U.D. Contenuti 1. La Il valore numerico della velocità della luce cenni sull esperimento relatività di Michelson e Morley gli assiomi della teoria della relatività dello spazio e ristretta la relatività della simultaneità la sincronizzazione degli del tempo orologi la dilatazione dei tempi la contrazione delle lunghezze nella direzione del moto l invarianza delle lunghezze perpendicolari al moto relativo le trasformazioni di Lorentz 2. La L intervallo invariante lo spazio-tempo - la composizione relatività ristretta relativistica delle velocità l equivalenza tra massa ed energia l approssimazione del coefficiente di dilatazione lineare per piccole velocità - energia totale, energia cinetica, massa e quantità di moto in dinamica relativistica - quadrivettore energia-quantità di moto - 3. La relatività generale effetto Doppler relativistico Il problema della gravitazione massa inerziale e massa gravitazionale - i princìpi della relatività generale la curvatura della luce U.D. 1. Carica elettrica e legge di Coulomb 2. Campi elettrici 3. Legge di Gauss Modulo 2: Cariche e campi elettrici Contenuti Elettrizzazione per strofinio carica elettrica conduttori e isolanti elettrizzazione per contatto l elettroscopio il Coulomb - quantizzazione e conservazione della carica elettrica - legge di Coulomb principio di sovrapposizione forza elettrica e forza gravitazionale la forza di Coulomb nella materia elettrizzazione per induzione - polarizzazione Il campo elettrico campo elettrico generato da una carica puntiforme e da una distribuzione di cariche puntiformi linee di forza di un campo elettrico dipolo elettrico - campo elettrico generato da un dipolo elettrico densità lineare, superficiale e volumetrica di carica - campo elettrico generato da un anello carico carica puntiforme in un campo elettrico campo elettrico uniforme - dipolo in un campo elettrico uniforme Superficie gaussiana concetto di flusso di un vettore flusso del campo elettrico legge di Gauss legge di Gauss e legge di Coulomb campo elettrico generato da una distribuzione piana infinita di carica campo elettrico generato da una distribuzione lineare infinita di carica campo elettrico all esterno e all interno di una distribuzione sferica omogenea di carica

5 Modulo 3: Potenziale e capacità U.D. 1. Potenziale elettrico 2. Fenomeni di elettrostatica Contenuti Energia potenziale elettrica potenziale elettrico - conservazione dell energia e moto spontaneo delle cariche elettriche - potenziale dovuto a una carica puntiforme e ad un insieme di cariche puntiformi - potenziale dovuto a un dipolo elettrico superfici equipotenziali relazione tra potenziale e campo elettrico la circuitazione del campo elettrostatico La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico il campo elettrico e il potenziale in un conduttore all equilibrio teorema di Coulomb potere delle punte le convenzioni per lo zero del potenziale capacità di un conduttore; potenziale e capacità di un conduttore sferico carico isolato - condensatori capacità di un condensatore campo elettrico generato da un condensatore piano - calcolo della capacità di un condensatore piano l elettrometro - condensatore in presenza di un dielettrico fra le armature; rottura del dielettrico e rigidità dielettrica i condensatori in serie e in parallelo - energia potenziale elettrica di un condensatore; densità di energia elettrica Modulo 4: Correnti e circuiti U.D. 1. Corrente e resistenza 2. La corrente elettrica nei metalli Contenuti Cariche in movimento e correnti elettriche intensità della corrente densità di corrente i generatori di tensione e i circuiti elettrici - resistenza e prima legge di Ohm resistori in serie e in parallelo risoluzione di un circuito - le leggi di Kirchhoff conseguenza della II legge di Kirchhoff la trasformazione dell energia elettrica; effetto Joule il kilowattora la forza elettromotrice il generatore reale di tensione I conduttori metallici calcolo della velocità di deriva resistività e seconda legge di Ohm legge di Ohm generalizzata - dipendenza della resistività dalla temperatura - semiconduttori superconduttori - circuiti RC - estrazione degli elettroni da un metallo; lavoro di estrazione; potenziale di estrazione; l elettronvolt - effetto termoionico ed effetto fotoelettrico effetto Volta l effetto termoelettrico e la termocoppia

6 Modulo 5: Magnetismo U.D. 1. Fenomeni magnetici fondamentali 2. Il campo magnetico 3. L induzione elettromagnetica Contenuti Calamite magnetismo terrestre - il campo magnetico e linee del campo magnetico; confronto tra campo magnetico e campo elettrico l intensità del campo magnetico; forza di Lorentz - forza magnetica su un filo percorso da corrente; forza di Lorentz generalizzata campi magnetici generati da correnti; legge di Biot Savart circuitazione del campo magnetico e teorema di Ampere - il campo magnetico di un filo percorso da corrente forze tra due fili paralleli percorsi da corrente (legge di Ampere) - definizione operativa di Ampere - il campo magnetico di una spira e di un solenoide l amperometro e il voltmetro Esperimento di Thomson: la scoperta dell elettrone - il selettore di velocità effetto Hall moto di una carica in un campo magnetico; traiettorie elicoidali flusso del campo magnetico teorema di Gauss per il magnetismo - paramagnetismo, ferromagnetismo e diamagnetismo La corrente indotta - legge di induzione di Faraday legge di Lenz Modulo 6: Oscillazioni elettriche U.D. 1. Le equazioni di Maxwell Contenuti Campo elettrico indotto e sua circuitazione corrente di spostamento le equazioni di Maxwell e il campo elettromagnetico ESPERIENZE DI LABORATORIO: Visione film documentario sulla relatività (2 ore) Esperienze elementari di elettrostatica Video-lezioni e film su carica elettrica e campi elettrici Verifica sperimentale leggi di Ohm Esperienze illustrative di elettromagnetismo Reggio Cal L insegnante Gli alunni

7 PROGRAMMA DI MATEMATICA SVOLTO NELLA CLASSE V SEZIONE C NELL ANNO SCOLASTICO 2013/2014 INSEGNANTE CELONA ANGIOLETTA Programma svolto 1. Funzioni reali di variabile reale 2. Nozioni di topologia su R A) FUNZIONI E LIMITI Concetto di funzione reale di variabile reale rappresentazione analitica di una funzione e suo grafico; classificazione delle funzioni dominio, insieme delle immagini e segno di una funzione - funzioni iniettive, suriettive, biiettive - funzioni monotòne, periodiche, pari e dispari funzioni composte funzioni invertibili Intervalli insiemi limitati e illimitati - estremo superiore e inferiore di un insieme limitato di numeri reali; minimo e massimo intorni di un numero o di un punto punti isolati punti di accumulazione 3. Limiti Concetto intuitivo di limite - limite finito per una funzione in un punto limite per eccesso e limite per difetto - limite infinito per una funzione in un punto limite destro e sinistro definizione di limite per una funzione all infinito presentazione unitaria delle varie definizioni di limiti teorema di unicità del limite teorema della permanenza del segno teorema del confronto operazioni sui limiti forme indeterminate 4. Funzioni continue 5. Progressioni e successioni Definizione di funzione continua in un punto e in un intervallo - continuità delle funzioni elementari continuità delle funzioni composte e delle funzioni inverse calcolo dei limiti delle funzioni continue e forme indeterminate limite di un polinomio e di una funzione algebrica razionale fratta all infinito - limiti notevoli e loro applicazioni gli asintoti e la loro ricerca - funzioni continue su intervalli punti di discontinuità per una funzione Successioni e loro rappresentazione successioni particolari successioni convergenti, divergenti e indeterminate teoremi sui limiti delle successioni progressioni aritmetiche e loro limite progressioni geometriche e loro limite

8 1. Derivate delle funzioni di una variabile 2. Applicazioni delle derivate 3. Teoremi fondamentali del calcolo differenziale 4. Massimi e minimi relativi; studio del grafico di una funzione B) CALCOLO DIFFERENZIALE Problema della tangente derivate e funzioni derivate; derivata destra e sinistra continuità e derivabilità significato geometrico della derivata derivate delle funzioni elementari derivate di una costante per una funzione, di una somma, di un prodotto, di un quoziente, del reciproco di una funzione derivata di tangente e cotangente - derivata della potenza intera di una funzione - derivata di una funzione composta derivate delle funzioni inverse derivata delle funzioni inverse delle funzioni goniometriche - derivata logaritmica derivata di [ f ( x) ] g ( x ), di [ f ( x) ] α α, di x, di x - derivate delle funzioni definite a casi e di quelle contenenti valori assoluti derivate di ordine superiore - differenziale e suo significato geometrico regole per la differenziazione differenziale di ordine superiore Punti stazionari e punti critici - equazione della tangente a una curva - equazione della normale a una curva angolo tra due curve Teorema di Rolle e suo significato geometrico un applicazione del teorema di Rolle - teorema di Lagrange, suo significato geometrico e sue conseguenze (funzione costante, funzioni che differiscono per una costante, criterio di derivabilità funzioni crescenti e decrescenti in un intervallo) teorema di Cauchy teorema di De L Hospital: rapporto di due infinitesimi teorema di De L Hospital: rapporto di due infiniti uso del teorema di De L Hospital per risolvere le altre forme indeterminate formula di Taylor e di Mac Laurin Massimi e minimi assoluti e relativi condizione necessaria per l esistenza di massimi e minimi relativi studio del massimo e del minimo delle funzioni a mezzo della derivata prima estremi di una funzione non derivabile in qualche punto - studio del massimo e del minimo delle funzioni a mezzo delle derivate successive ricerca dei massimi e minimi assoluti problemi di massimo e minimo concavità, convessità, punti di flesso studio del segno della derivata seconda i flessi e le derivate successive - studio di una funzione

9 C) CALCOLO INTEGRALE 1. Integrali indefiniti 2. Integrale definito Primitiva; integrale indefinito e sue proprietà integrali indefiniti immediati integrazione per scomposizione integrazione per sostituzione integrazione per parti integrazione di alcune funzioni irrazionali integrazione degli elementi semplici - integrazione delle funzioni razionali fratte Problema delle aree - area del trapezoide definizione di integrale definito proprietà dell integrale definito teorema della media funzione integrale; teorema fondamentale del calcolo integrale formula di Newton- Leibniz; calcolo degli integrali definiti significato geometrico dell integrale definito; calcolo di aree; area del segmento parabolico - calcolo dei volumi dei solidi di rotazione lunghezza di un arco di curva piana e area di una superficie di rotazione integrali impropri D) CALCOLO COMBINATORIO 1. Calcolo combinatorio Disposizioni semplici di n oggetti disposizioni con ripetizione permutazioni semplici e con ripetizione la funzione n! - combinazioni semplici e con ripetizione coefficienti binomiali e loro proprietà formula del binomio di Newton - formula di Stifel Reggio Cal., 8 Maggio 2014 L insegnante Gli alunni

10 PROGRAMMA DI MATEMATICA SVOLTO NELLA CLASSE IV SEZIONE A NELL ANNO SCOLASTICO 2013/2014 INSEGNANTE CELONA ANGIOLETTA 1. Complementi sulle coniche Modulo 1: Approfondimenti di geometria analitica Problemi di riepilogo sulle coniche sezioni coniche equazione generale di una conica (casi B = 0 o B 0 e A = C = 0) definizione di una conica mediante l eccentricità Rappresentazione parametrica di curve piane 2.Curve in forma parametrica 3.Luoghi geometrici Esempi di altri luoghi geometrici, oltre quelli già studiati Modulo 2: Trigonometria 1.Formule goniometriche 2.Identità, equazioni e disequazioni goniometriche 3.Applicazioni a triangoli e quadrilateri 4. Applicazioni alle coniche Formule di addizione e sottrazione degli archi applicazione: angolo fra due rette - formule di duplicazione formule di bisezione formule parametriche formule di prostaferesi formule di Werner funzioni goniometriche degli angoli di ampiezza 15 e 75, e 67 30, 36 e 54 Identità goniometriche - Equazioni goniometriche elementari o riducibili a equazioni elementari equazioni lineari in seno e coseno (metodo algebrico e grafico) equazioni omogenee di secondo grado in seno e coseno o riconducibili a esse equazioni biquadratiche omogenee in seno e coseno o riconducibili a esse equazioni omogenee in seno e coseno di terzo grado - equazioni simmetriche in seno e coseno equazioni goniometriche con le funzioni inverse - equazioni goniometriche di vario tipo sistemi di equazioni goniometriche - disequazioni goniometriche elementari o riconducibili a disequazioni elementari disequazioni lineari (metodo algebrico e grafico) disequazioni di secondo grado in seno e coseno omogenee o riconducibili a esse disequazioni biquadratiche omogenee in seno e coseno o riconducibili a esse disequazioni simmetriche in seno e coseno - disequazioni goniometriche con le funzioni inverse disequazioni goniometriche fratte e sotto forma di prodotto - sistemi di disequazioni goniometriche Teorema della corda - teorema dei seni teorema delle proiezioni - teorema del coseno risoluzione dei triangoli qualsiasi area di un triangolo e di un parallelogramma - raggio delle circonferenze inscritta, circoscritta ed exinscritta ad un triangolo area di un quadrilatero convesso - problemi con equazioni, disequazioni e funzioni La rappresentazione grafica delle coniche con termine in xy

11 1. Esponenziali e logaritmi Modulo 3: Funzione esponenziale e logaritmica Le potenze con esponente reale la funzione esponenziale funzioni del tipo [ f ( x) ] g ( x ) le equazioni esponenziali, le disequazioni esponenziali, sistemi di equazioni e disequazioni esponenziali senza l uso dei logaritmi definizione di logaritmo proprietà dei logaritmi; formula del cambiamento di base la funzione logaritmica equazioni logaritmiche disequazioni logaritmiche equazioni e disequazioni esponenziali risolubili con i logaritmi sistemi di equazioni e disequazioni logaritmiche e esponenziali risolubili con i logaritmi - risoluzione grafica di equazioni e disequazioni esponenziali e logaritmiche Modulo 4: Complementi di algebra 1.Numeri complessi 2. Coordinate polari Definizione di numero complesso operazioni con i numeri complessi il campo complesso come ampliamento del campo reale i numeri immaginari forma algebrica dei numeri complessi calcolo con i numeri immaginari il calcolo con i numeri complessi in forma algebrica - rappresentazioni geometriche dei numeri complessi; piano di Gauss; vettori e numeri complessi coordinate polari -forma trigonometrica dei numeri complessi prodotto di due o più numeri complessi scritti sotto forma trigonometrica quoziente di due numeri complessi scritti sotto forma trigonometrica reciproco di un numero complesso scritto sotto forma trigonometrica - potenza con esponente intero di un numero complesso sotto forma trigonometrica le radici n-esime dell unità e di un numero complesso - equazioni di secondo grado nel campo complesso forma esponenziale di un numero complesso formule di Eulero - teorema fondamentale dell Algebra Formula della distanza in coordinate polari equazione della retta in coordinate polari - equazione della circonferenza in coordinate polari passaggio dall equazione di una curva in coordinate cartesiane alle coordinate polari e viceversa

12 Modulo 5: Geometria dello spazio 1. Rette e piani nello spazio 2. Poliedri e solidi di rotazione 3. Superfici e volumi dei solidi Geometria solida; assioma di partizione dello spazio posizioni reciproche di due rette nello spazio posizioni reciproche di due piani nello spazio posizioni reciproche di una retta e di un piano nello spazio; perpendicolari ad un piano - teorema delle tre perpendicolari distanza di un punto da un piano, fra retta e piano paralleli, fra due piani paralleli, fra due rette sghembe - teorema di Talete nello spazio - diedri e piani perpendicolari angolo di una retta con un piano Poliedri prisma indefinito prisma definito; prismi retti e regolari parallelepipedo, parallelepipedo rettangolo e cubo; diagonale del parallelepipedo rettangolo e del cubo angoloide e triedro piramide; piramide retta e piramide regolare tronco di piramide poliedri regolari solidi di rotazione - cilindro cono - tronco di cono superficie sferica, sfera e loro parti Area della superficie di: prisma retto, parallelepipedo rettangolo, cubo, piramide retta, tronco di piramide retta, cilindro, cono, tronco di cono estensione solida equivalenza dei solidi - principio di Cavalieri equivalenze notevoli volume dei poliedri e dei solidi di rotazione studiati volume della sfera area della superficie sferica teorema di Archimede volumi e aree delle parti della sfera e della superficie sferica Modulo 6: Complementi sulle trasformazioni geometriche 1.Le affinità Le affinità e le loro proprietà; casi particolari le dilatazioni Modulo 7: Calcolo combinatorio 1. Calcolo combinatorio Raggruppamenti - disposizioni semplici di n oggetti disposizioni con ripetizione permutazioni semplici e con ripetizione la funzione n! - combinazioni semplici e con ripetizione coefficienti binomiali e loro proprietà formula del binomio di Newton - formula di Stifel Modulo 8: Calcolo delle probabilità 1. Concetto di probabilità 2. Teoremi fondamentali della teoria della probabilità Gli eventi concezione classica della probabilità concezione statistica della probabilità concezione soggettiva della probabilità Impostazione assiomatica della probabilità - probabilità della somma logica; teorema della probabilità totale probabilità condizionata - probabilità del prodotto logico di eventi; teorema della probabilità composta - problema delle prove ripetute formula di disintegrazione e formula di Bayes L insegnante Gli alunni

13 Programma di FISICA svolto nella classe Seconda sezione A nell anno scolastico 2013/2014 Insegnante Celona Angioletta Modulo 1: L equilibrio dei fluidi 1. L'equilibrio dei fluidi Gli stati di aggregazione molecolare pressione principio di Pascal e torchio idraulico legge di Stevino i vasi comunicanti - pressione atmosferica ed esperimento di Torricelli legge di Stevino generalizzata - principio di Archimede; galleggiamento Modulo 2: I moti sulla retta 1. La velocità Il punto materiale in movimento la traiettoria - i sistemi di riferimento; i sistemi di riferimento cartesiani il moto rettilineo la velocità media e istantanea scalare; calcolo della distanza e del tempo grafico spaziotempo moto rettilineo uniforme 2. L accelerazione Il moto vario su una retta l accelerazione media e istantanea scalare il grafico velocità-tempo moto rettilineo uniformemente accelerato e naturalmente accelerato caduta libera dei gravi gravi lanciati verso l alto Modulo 3: I moti nel piano 1.Il moto circolare uniforme Vettore posizione e vettore spostamento il vettore velocità e il vettore accelerazione il moto circolare uniforme l accelerazione nel moto circolare uniforme Modulo 4: I principi della dinamica 1.I principi della dinamica La dinamica il primo principio della dinamica i sistemi di riferimento inerziali il secondo principio della dinamica massa inerziale il terzo principio della dinamica Modulo 5: Le forze e il movimento 1. Le forze e il movimento Dinamica della caduta libera la caduta nell aria; la velocità limite - la forza peso e la massa la discesa lungo un piano inclinato la forza centripeta Modulo 6: L energia 1. L energia Il lavoro di una forza costante - la potenza l energia l energia cinetica e il teorema dell energia cinetica l energia potenziale gravitazionale l energia potenziale elastica e il lavoro della forza elastica la conservazione dell energia meccanica la conservazione dell energia totale

14 Modulo 7: La temperatura e il calore 1. La temperatura e il calore Il termometro e le scale termometriche la dilatazione lineare, superficiale e volumica dei solidi la dilatazione dei liquidi la legge di Boyle calore e lavoro; la caloria capacità termica e calore specifico equilibrio termico il calorimetro i cambiamenti di stato Modulo 8: La luce: ottica geometrica 1. Ottica geometrica I raggi di luce la velocità della luce la riflessione e lo specchio piano; diffusione della luce gli specchi sferici la rifrazione la riflessione totale ESPERIENZE DI LABORATORIO: Verifica sperimentale della legge di Archimede. Video lezioni sul moto rettilineo uniforme + moto rettilineo uniforme su rotaia. Lezioni animate su moto circolare uniforme. Esperienze illustrative di termologia. Equivalente in acqua del calorimetro. Determinazione del calore specifico di una lega metallica. GLI ALUNNI L INSEGNANTE

15 Programma di FISICA svolto nella classe Quarta sezione A nell anno scolastico 2013/2014 Insegnante Celona Angioletta Modulo 1: Il primo principio della termodinamica 1. Primo principio della termodinamica Concetto di sistema termodinamico - l energia interna di un sistema fisico - il principio zero della termodinamica - le trasformazioni termodinamiche - il lavoro termodinamico - enunciato del primo principio della termodinamica 2. Applicazioni Le applicazioni del primo principio alle varie trasformazioni termodinamiche - i calori specifici molari del gas perfetto - equazione e grafico delle trasformazioni adiabatiche 1. Secondo principio della termodinamica Modulo 2: Il secondo principio della termodinamica Macchine termiche, loro funzionamento e loro rendimento - Enunciati di lord Kelvin e di Rudolf Clausius del secondo principio della termodinamica e loro equivalenza il ciclo di Stirling e il suo rendimento la macchina di Carnot, il ciclo di Carnot e il suo rendimento - il teorema di Carnot le macchine frigorigene Modulo 3: Entropia e disordine 1. Entropia La disuguaglianza di Clausius - la definizione di entropia - l entropia nei sistemi isolati e non isolati - l enunciato del secondo principio della termodinamica tramite l entropia - interpretazione microscopica del secondo principio; l equazione di Boltzmann per l entropia - il terzo principio della termodinamica Modulo 4: Il moto armonico e le onde elastiche 1. Il moto armonico 2. Le onde meccaniche Legge oraria del moto armonico velocità e accelerazione nel moto armonico sfasamento temporale e angolare nel moto armonico - energia potenziale elastica di una molla energia associata ad un sistema oscillante dinamica del moto armonico moto armonico di una molla - il pendolo semplice Concetto generale di onda - parametri caratteristici di un onda armonica - onde trasversali e longitudinali velocità delle onde nelle corde elastiche e in altri mezzi descrizione fisico-matematica di un onda armonica - il principio di sovrapposizione e l interferenza delle onde - onde stazionarie in una corda fissa ai due estremi onde superficiali; ondoscopio onde superficiali e principio di sovrapposizione propagazione di onde superficiali: il principio di Huigens riflessione, rifrazione e diffrazione di una sequenza di onde a fronte rettilineo

16 Modulo 5: Il suono 1. Le onde sonore Generazione e propagazione delle onde sonore - le caratteristiche del suono: altezza, intensità e timbro i limiti di udibilità - velocità di propagazione del suono - il fenomeno dell eco e quello del rimbombo - onde sonore stazionarie in un tubo chiuso ai due estremi o aperto ai due estremi - il fenomeno dei battimenti - l effetto Doppler sonoro; bang supersonico 1. La luce: un fenomeno ondulatorio Modulo 6: Ottica fisica Raggi di luce e modello corpuscolare un modello ondulatorio per la luce indice di rifrazione e velocità della luce secondo il modello ondulatorio dispersione cromatica - interferenza della luce prodotta da una doppia fenditura diffrazione della luce da una fenditura il colore della luce - diffusione della luce - polarizzazione della luce luce ed etere Modulo 7: Campo elettrico 1. Cariche elettriche e loro interazione Fenomeni elementari di elettrostatica; elettrizzazione per strofinio, contatto, induzione; polarizzazione principio di conservazione della carica elettrica quantizzazione della carica elettrica - legge di Coulomb nel vuoto e nella materia - proprietà della forza elettrica e confronto fra questa e la forza di gravità principio di sovrapposizione - concetto e definizione di campo elettrico campo elettrico generato da una carica puntiforme e da una distribuzione di carica puntiforme - rappresentazione del campo elettrico mediante le linee di campo - le proprietà delle linee di campo campo elettrico uniforme dipolo elettrico campo elettrico generato da un dipolo elettrico densità lineare, superficiale e volumica di carica campo elettrico generato da un anello carico comportamento di una carica in un campo elettrico - comportamento di un dipolo in un campo elettrico uniforme superficie gaussiana concetto di flusso di un vettore attraverso ad una superficie - il flusso del campo ed il teorema di Gauss equivalenza del teorema di Gauss e della legge di Coulomb campo elettrico generato da una distribuzione piana infinita di carica campo elettrico generato da una distribuzione lineare infinita di carica Modulo 8: Il potenziale elettrico 1. Energia potenziale e potenziale elettrico Energia potenziale elettrica, potenziale elettrico e la sua unità di misura un altra unità di misura per il campo elettrico potenziale elettrico dovuto a una carica puntiforme e ad un insieme di cariche puntiformi elettronvolt conservazione dell energia e moto spontaneo delle cariche elettriche potenziale dovuto ad un dipolo elettrico potenziale di un anello carico superfici equipotenziali - le relazioni tra le linee di campo e le superfici equipotenziali relazione fra campo elettrico e potenziale circuitazione del campo elettrostatico

17 1. I conduttori in equilibrio elettrostatico Modulo 9: La capacità elettrica ed i condensatori Carica, campo, potenziale elettrici in un conduttore - Carica, campo, potenziale elettrici in un conduttore sferico carico carica di un conduttore e rigidità dielettrica dell aria potere dielettrico delle punte capacità di un conduttore, in particolare di un conduttore sferico 2. I condensatori Condensatore elettrico e sua capacità campo elettrico generato da un condensatore piano capacità di un condensatore piano - energia elettrica di un condensatore elettrico; densità di energia elettrica condensatori in presenza di un dielettrico - collegamenti di condensatori in serie e in parallelo Modulo 10: La corrente elettrica continua nei metalli 1. La conduzione elettrica Portatori di carica: conduttori e isolanti lavoro e potenziale di estrazione; effetto termoelettrico - i generatori di tensione; elementi fondamentali di un circuito elettrico; forza elettromotrice di un generatore intensità di corrente, densità di corrente e velocità di deriva degli elettroni resistenza elettrica e leggi di Ohm resistività e temperatura semiconduttori e superconduttori amperometri e voltmetri generatore reale di tensione - collegamenti in serie e in parallelo di resistenze elettriche - le leggi di Kirchhoff; conseguenza della II legge di Kirchhoff effetto Joule circuiti RC ESPERIENZE DI LABORATORIO: I motori termici Pendolo semplice Ondoscopio Esperienze elementari di elettrostatica Verifica sperimentale leggi di Ohm L insegnante Gli alunni