A.S. 2014/2015 CLASSE 4T PROGRAMMA SVOLTO DI FISICA MODULO 1. MOTI ROTATORI Cinematica dei moti rotatori: periodo, frequenza, velocità angolare,

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1 A.S. 2014/2015 CLASSE 4T PROGRAMMA SVOLTO DI FISICA MODULO 1. MOTI ROTATORI Cinematica dei moti rotatori: periodo, frequenza, velocità angolare, accelerazione angolare. Dinamica dei moti rotatori: momento delle forze, momento di inerzia, equazione fondamentale. Energia cinetica rotazionale. Rotazione attorno a un asse fisso; corpi che rotolano senza strisciare. Momento angolare e sua relazione con il momento totale delle forze esterne (nel caso di asse fisso). Conservazione del momento angolare. Attività sperimentali e di laboratorio: Esperienze con lo sgabello girevole. Macchina di Atwood. MODULO 2. IL MOTO DEI PIANETI E LA GRAVITAZIONE Modelli cosmologici da Tolomeo a Copernico. Leggi di Keplero. Legge di gravitazione universale di Newton. La costante di gravitazione universale G. 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. Introduzione all'astrofisica (da dispensa: I - IL CIELO Uno sguardo al cielo; Lo spettro elettromagnetico; La catalogazione degli oggetti celesti, p.19; La misura della luminosità delle stelle; La classificazione delle stelle. II - LE DIMENSIONI DEI CORPI CELESTI La misura delle distanze nel Sistema Solare p.27; Il metodo della triangolazione;la misura del raggio terrestre; La distanza della Luna; Le misure antiche della distanza del Sole dalla Terra, p.35; Le leggi di Keplero, p.38; La misura delle parallassi stellari; Le dimensioni delle stelle; Il diagramma di Hertzsprung e Russell; La massa delle stelle. MODULO 3. DINAMICA DEI FLUIDI Portata idraulica; equazione di continuità. Conservazione dell energia per un fluido in movimento: equazione di Bernoulli; teorema di Torricelli. 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. Misura del tempo di caduta di sferette nello shampoo; relazione tra la velocità di caduta e diametro delle sferette. MODULO 4: LA CORRENTE ELETTRICA Moto delle cariche elettriche nei conduttori solidi; intensità della corrente elettrica. Il ruolo del potenziale elettrico nella conduzione elettrica (analogia con il ruolo della pressione in fluidodinamica e della temperatura nella conduzione del calore). Generatore ideale di tensione. Prima e seconda legge di Ohm; la resistenza elettrica e la resistività elettrica. Energia associata al moto delle cariche in un circuito elettrico; potenza elettrica; effetto Joule. Collegamento di resistori in serie e in parallelo. Resistenza interna di un generatore. MODULO 5. ENERGIA INTERNA E TERMODINAMICA Teoria cinetica dei gas ideali. Potenzialità e limiti del modello cinetico. Energia interna di un gas ideale. Sistemi che scambiano calore e lavoro con l'ambiente; l'equivalente meccanico della caloria. Trasformazioni termodinamiche reversibili; cicli termodinamici; primo principio della termodinamica. Macchine termiche e macchine frigorifere; la potenza e il rendimento di una macchina. Il secondo principio della termodinamica (enunciati di Kelvin e di Clausius).

2 Il ciclo di Carnot; il teorema di Carnot. Trasformazioni termodinamiche irreversibili; entropia. Attività sperimentali e di laboratorio: Misura dell'equivalente meccanico della caloria; modello di centrale idroelettrica; celle fotovoltaiche; cella Peltier; il papero bevitore; motore Stirling ad aria calda; motore ad idrogeno. MODULO 6. OSCILLAZIONI Il moto armonico semplice; il sistema massa-molla; il pendolo semplice. Conservazione dell energia nel moto armonico semplice. Oscillazioni smorzate; tempo di smorzamento. Oscillazioni forzate, risonanza. MODULO 7. ONDE MECCANICHE Onde longitudinali e trasversali. Ampiezza, periodo, velocità di propagazione, lunghezza d onda. Le onde armoniche; rappresentazione matematica. Sovrapposizione di onde armoniche per la generazione di un segnale periodico. Energia trasportata da un onda. Interferenza; onde stazionarie. Riflessione e rifrazione delle onde. Diffrazione delle onde, principio di Huygens. Le onde sonore; intensità di un onda sonora; effetto Doppler. Attività sperimentali e di laboratorio: Visualizzazione dei fenomeni ondulatori con una vaschetta ondoscopica e con l ondoscopio a bacchette. Fenomeni acustici, risonanza e battimenti con i diapason. Onde stazionarie su una corda. MODULO 8. OTTICA ONDULATORIA Il dibattito sulla natura ondulatoria o corpuscolare della luce. Fenomeni di ottica ondulatoria: riflessione, rifrazione, interferenza e diffrazione. La misura della velocità della luce. Bergamo, 5 giugno 2015 L'insegnante Gli studenti Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 7 I FLUIDI 1 La viscosità si misura in: A Pa/s B J C m/s D Pa s 2 La portanza dell ala di un aereo è: A un concetto puramente astratto senza implicazioni sperimentali. B una forza diretta verso l alto. C una forza diretta orizzontalmente. D nulla. 3 Un applicazione dell equazione di Bernoulli è: A l effetto Zeeman. B l effetto Venturi. C l effetto tunnel. D l effetto Hall. 4 L equazione di Bernoulli esprime: A la conservazione della carica. B la conservazione dell energia.

3 C la conservazione della quantità di moto. D la conservazione del momento angolare. 5 Nel flusso stazionario di un fluido in moto, la velocità delle particelle del fluido in ogni punto è: A sempre decrescente. B nulla. C variabile. D costante. Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 7 I FLUIDI 6 Nel Sistema Internazionale l unità di misura della pressione è: A Pa B N C N/m D J s 7 Il principio di Pascal afferma che la pressione esterna esercitata su una superficie a contatto con un fluido: A si trasmette decrescendo in tutto il fluido. B si trasmette inalterata in tutto il fluido. C si trasmette crescendo in tutto il fluido. D non si trasmette. 8 La pressione di 1 atm corrisponde a: A 1, Pa B 1, Pa C 1, Pa D 1, Pa 9 Il principio di Archimede afferma che: A su un corpo immerso in un fluido agisce una forza diretta verso l alto di intensità uguale al peso del fluido spostato. B su un corpo immerso in un fluido agisce una forza diretta verso basso di intensità uguale al peso del fluido spostato. C su un corpo immerso in un fluido agisce una forza diretta verso destra di intensità uguale al peso del fluido spostato. D su un corpo immerso in un fluido agisce una forza diretta verso sinistra di intensità uguale al peso del fluido spostato. 10 La portata volumetrica di un fluido incomprimibile è uguale in tutte le sezione di un condotto: A senza sorgenti ma con pozzi. B con sorgenti ma senza pozzi. C con sorgenti e con pozzi. D senza sorgenti e senza pozzi. Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 8 LA TEMPERATURA 1 Il legame tra la temperatura Celsius (t) e Kelvin (T) è dato da: A T = t B T = t + 273,15 C T t = 1 D non esiste alcun legame. 2 Alla base del funzionamento dei termometri c è:

4 A la fisica quantistica. B la dilatazione termica. C il principio di Pascal. D l evaporazione. 3 Lo zero assoluto corrisponde a: A il limite inferiore della temperatura raggiungibile da qualunque sistema fisico. B il limite superiore della temperatura raggiungibile da qualunque sistema fisico. C il vuoto cosmico. D 0 4 Un gas reale si avvicina all approssimazione di gas perfetto quando: A il gas è particolarmente denso. B il gas ha temperatura molto maggiore di quella alla quale diventa liquido. C il gas è a temperatura molto bassa. D il gas è rarefatto. 5 La massa in grammi di una mole di sostanza è uguale: A a 1 litro. B alla massa di una particella. C al peso. D al peso atomico. Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 8 LA TEMPERATURA 6 La differenza di temperatura di 27 K corrisponde a una differenza di: A 27 C B 300 C C 273 C D 249 C 7 Una variabile di stato è una grandezza fisica il cui valore dipende solo: A dallo stato del sistema fisico e dai suoi stati precedenti. B dallo stato del sistema fisico e non dai suoi stati precedenti. C dall ambiente circostante il sistema fisico. D dallo stato iniziale del sistema prima di compiere una trasformazione. 8 Il coefficiente di dilatazione lineare: A si può misurare solo in K 1. B si può misurare solo in C 1. C dipende dal materiale. D è uguale per tutti i corpi solidi. 9 Con quale strumento si misura la pressione dei gas? A Voltmetro. B Termometro. C Multimetro. D Manometro. 10 La pressione esercitata da una miscela di gas è uguale alla: A differenza delle pressioni parziali dei gas. B somma delle pressione parziali dei gas. C moltiplicazione delle pressione parziali dei gas. D divisione tra le pressione parziali dei gas. Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 9 I GAS E LA TEORIA MICROSCOPICA DELLA MATERIA

5 1 Quale è l unità di misura della costante di Boltzmann? A J B J/K C adimensionale. D K 2 Perché l atmosfera terrestre è «povera» di idrogeno? A A causa dell effetto serra. B Perché per ogni mole di idrogeno, alla temperatura di 20 C, circa 109 molecole hanno velocità superiori alla velocità di fuga. C Perché le interazioni con i raggi cosmici le distruggono. D Perché si combinano chimicamente e scompaiono. 3 In un gas in equilibrio la pressione è costante nel tempo? A Sì, sempre. B In equilibrio la pressione è nulla. C No, se varia la temperatura. D In realtà «fluttua» attorno al valore di equilibrio. 4 Lo spostamento quadratico medio delle particelle che si muovono in un fluido di moto browniano è: A minore se il fluido è a temperatura molto bassa. B minore se l intervallo di tempo considerato è grande. C maggiore se il fluido è poco viscoso. D proporzionale a T. 5 L energia interna di rotazione di 1 mole di gas perfetto biatomico è: A 5RT / 2 B 0 C RT D 3RT / 2 Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 9 I GAS E LA TEORIA MICROSCOPICA DELLA MATERIA 6 Nel modello di «gas perfetto» le molecole: A non hanno struttura interna. B hanno struttura interna. C sono ferme. D non valgono i princìpi della dinamica. 7 La pressione di un gas è: A inversamente proporzionale all energia cinetica media delle molecole. B direttamente proporzionale all energia cinetica media delle molecole. C indipendente dall energia cinetica media delle molecole. D sempre costante al variare della temperatura. 8 Il quadrato della velocità quadratica media delle molecole è: A direttamente proporzionale alla temperatura. B inversamente proporzionale alla temperatura. C inversamente proporzionale alla costante di Boltzmann. D direttamente proporzionale alla massa della molecola. 9 Il teorema dell equipartizioni dell energia afferma che: in un sistema fisico alla temperatura T a ogni grado di libertà è associata: A un energia KT. B un energia 2KT. C un energia 3KT/2.

6 D un energia media KT/2. 10 Le velocità delle molecole all equilibrio si distribuiscono secondo la distribuzione di: A Boltzmann. B Maxwell. C Einsten. D Fermi-Dirac. Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 10 IL CALORE 1 Il calore è l energia scambiata tra due corpi unicamente a causa della differenza di: A velocità tra essi. B densità tra essi. C composizione chimica tra essi. D temperatura tra essi. 2 Qual è l unità di misura del potere calorifico? A È adimensionale. B J C J/kg D kg 3 La bomba calorimetrica è: A un cibo particolarmente pesante da digerire. B un particolare calorimetro. C uno strumento bellico. D un unità di misura. 4 L irraggiamento è il processo fisico mediante il quale il calore si propaga: A all interno dei gas. B all interno di materia solida. C solo in casi rarissimi. D nel vuoto. 5 Nella legge di Stefan-Boltzmann la potenza della radiazione termica emessa da un corpo è: A inversamente proporzionale all emittanza. B inversamente proporzionale alla costante di Stefan-Boltzmann. C proporzionale alla sua temperatura alla quarta potenza. D proporzionale alla sua area. Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 10 IL CALORE 6 La caloria è la quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di 1 grammo di: A acqua distillata da 14,5 C a 15,5 C. B acqua pesante da 14,0 C a 15,5 C. C acqua normale da 15,5 C a 16,5 C. D acqua distillata da 13,5 C a 14,5 C. 7 L energia interna di un corpo è la somma: A delle energie potenziali delle sue molecole. B delle energie cinetiche delle sue molecole. C delle energie cinetiche e potenziali delle sue molecole. D delle energie elastiche delle sue molecole. 8 Il potere calorifero: A è l energia necessaria a fondere una massa di solido.

7 B è l energia rilasciata dalla combustione completa di una massa unitaria di combustibile. C si misura in calorie. D è uguale al calore sferico. 9 La potenza della radiazione termica emessa da un corpo di una certa area e alla temperatura T è: A direttamente proporzionale a T 3. B inversamente proporzionale a T 4. C inversamente proporzionale all area. D direttamente proporzionale a T Il passaggio di stato da gas a solido si chiama: A brinamento. B solidificazione. C condensazione. D sublimazione. Romeni, Fisica e realtà.blu CAPITOLO 11 IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA 1 In una trasformazione isocora è: A costante il volume. B costante la pressione. C costante la temperatura. D quasi nullo lo scambio di calore con l esterno. 2 In una trasformazione isoterma di un gas perfetto, il lavoro è positivo: A quando c è una compressione. B quando c è un espansione. C sempre. D quando il volume è costante. 3 In una trasformazione ciclica: A L = 0 B L > Q C L = Q D Q = 0 4 In una trasformazione adiabatica di un gas perfetto è possibile che aumenti la temperatura? A Sì. B No. C Dipende dal gas. D Se il sistema riceve calore. 5 Nel piano P-V una trasformazione quasi statica e isoterma che porti da uno stato iniziale A a uno stato finale B è rappresentata da: A punti sparsi a caso. B una retta parallela all asse V. C un ramo d iperbole. D una circonferenza. Romeni, Fisica e realtà.blu CAPITOLO 11 IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA 6 Una trasformazione che avviene senza scambio di calore con l esterno si chiama: A isocora. B adiabatica. C isoterna.

8 D isobara. 7 Una trasformazione che avviene a volume costante si chiama: A isocora. B isobara. C isoterna. D adiabatica. 8 In una espansione adiabatica il gas compie un lavoro: A nullo. B negativo. C positivo. D dipende dal calore scambiato con l esterno. 9 Per un gas monoatomico il rapporto fra i calori molari a pressione costante e a volume costante è: A 3/2 B 5/2 C 7/5 D 5/3 10 In una espansione libera, la variazione di energia interna di un gas perfetto è uguale a: A 0 B L C Q D L Romeni, Fisica e realtà.blu CAPITOLO 12 IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA 1 Da cosa è provocata la combustione nei motori diesel? A Dalla pressione dell aria sul combustibile iniettato. B Dalla temperatura del pistone. C Dalle candele. D Dalla temperatura del combustibile iniettato. 2 Il frigorifero sembra violare il secondo principio della termodinamica. È vero? A No. B Dipende dal tipo e dalla marca del frigorifero. C Sì. D Per alcuni macchinari reali si può violare il secondo principio. 3 I due enunciati del secondo principio della termodinamica: A non funzionano entrambi. B sono ormai superati. C a seconda del tipo di trasformazione effettuata vale l enunciato di Clausius oppure l enunciato di Kelvin. D sono equivalenti. 4 Il teorema di Carnot afferma che il rendimento di una macchina reversibile rispetto a una macchina reale è: A nullo. B uguale. C minore. D maggiore. 5 Il ciclo di Carnot è formato da: A 4 fasi del motore a scoppio. B 2 isoterme e 2 adiabatiche.

9 C un circuito automobilistico internazionale. D isoterme. Romeni, Fisica e realtà.blu CAPITOLO 12 IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA 6 Una macchina termica è un dispositivo che trasforma l energia interna dei corpi in lavoro meccanico mediante trasformazioni: A cicliche di un sistema termodinamico. B isoterme di un sistema termodinamico. C isobare di un sistema termodinamico. D isocore di un sistema termodinamico. 7 Nei motori a benzina a quattro tempi il fluido di lavoro è: A solo benzina. B una miscela di aria e benzina. C solo aria. D una miscela di ossigeno e di idrogeno liquido. 8 Una macchina frigorifera è una macchina termica che utilizza lavoro: A fornito dall esterno. B fornito dall interno. C prodotto dalla differenza di temperatura esterno-interno. D prodotto dalla differenza di temperatura frigo-freezer. 9 L entropia è una grandezza: A sempre decrescente. B costante nel tempo. C moltiplicativa. D additiva. 10 Allo zero assoluto l entropia è: A massima. B uguale a zero. C minore di zero. D non definibile. Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 13 ONDE 1 Il suono: A è un onda longitudinale. B è un onda trasversale. C si propaga nel vuoto. D trasferisce materia. 2 In un moto periodico il periodo è: A il tempo necessario per compiere mezza oscillazione completa. B il tempo necessario per compiere un oscillazione completa. C la frequenza del moto. D lo spazio percorso dal punto materiale. 3 Si definisce moto armonico il moto di un corpo che ha accelerazione: A direttamente proporzionale alla velocità. B direttamente proporzionale allo spostamento e verso opposto. C direttamente proporzionale al quadrato dello spostamento. D nulla.

10 4 Le onde meccaniche sono onde che: A si propagano solo nelle parti meccaniche delle automobili. B si propagano solo nel vuoto. C esistono solo teoricamente e non nella realtà pratica. D si propagano in un mezzo materiale. 5 In un oscillatore armonico il rapporto tra il quadrato della velocità massima e il quadrato dell ampiezza è: A k/m B un numero puro. C variabile nel tempo. D k/m2 Romeni, Fisica e realtà CAPITOLO 13 ONDE 6 La frequenza è: A il numero di oscillazioni che avvengono in 1 s. B il numero di oscillazioni che avvengono in 1 min. C il numero di oscillazioni che avvengono in 1 ora. D il numero di oscillazioni che avvengono in 1 giorno. 7 In un moto armonico l accelerazione è: A inversamente proporzionale allo spostamento dalla posizione d equilibrio. B direttamente proporzionale allo spostamento dalla posizione d equilibrio. C direttamente proporzionale all inverso dello spostamento dalla posizione d equilibrio. D direttamente nulla. 8 In un moto armonico il parametro ω è chiamato: A periodo. B frequenza. C pulsazione. D velocità angolare. 9 Il fronte d onda è: A l insieme dei punti dell onda che hanno la stessa fase. B l insieme dei punti dell onda che sono in opposizione di fase. C l insieme dei punti dell onda che distano tra loro λ/2. D l insieme dei punti dell onda che distano tra loro 3λ/2. 10 L energia di un onda armonica è: A proporzionale al cubo dell ampiezza. B inversamente proporzionale al cubo dell ampiezza. C inversamente proporzionale al quadrato dell ampiezza. D proporzionale al quadrato dell ampiezza.