programma di fisica – classe 4 p

2014/2015
PROGRAMMA DI FISICA – CLASSE 4 P
Liceo Scientifico “F. Lussana” – Bergamo
Programma svolto di FISICA – A.S. 2014/2015
Classe 4A P
Prof. Matteo Bonetti
Meccanica
MODULO 1. MOTI ROTATORI
1.
Cinematica dei moti rotatori: periodo, frequenza, velocità angolare, accelerazione angolare.
2.
Relazioni vettoriali tra grandezze fisiche rotazionali e lineari (con introduzione del prodotto
vettoriale tra vettori).
3.
Dinamica dei moti rotatori: momento delle forze (come prodotto vettoriale), momento di
inerzia, equazione fondamentale.
4.
Condizioni di equilibrio per un corpo rigido.
5.
Energia cinetica rotazionale.
6.
Rotazione attorno a un asse fisso; corpi che rotolano senza strisciare.
7.
Momento angolare e sua relazione con il momento risultante delle forze esterne (nel caso di
asse fisso).
8.
Conservazione del momento angolare.
TEMPO TOTALE DI REALIZZAZIONE: 20 ore
MODULO 2. IL MOTO DEI PIANETI E LA GRAVITAZIONE
1.
Modelli cosmologici da Tolomeo a Copernico.
2.
Legge di gravitazione universale di Newton.
3.
La costante di gravitazione universale G.
4.
Leggi di Keplero; dimostrazione della terza legge mediante la legge di gravitazione universale
nel caso di orbite circolari.
5.
Concetto di campo in fisica. Campo gravitazionale generato da una massa e suo significato.
1
2014/2015
PROGRAMMA DI FISICA – CLASSE 4 P
6.
Applicazione della legge di Newton allo studio del moto dei pianeti e dei satelliti: velocità
lungo un’orbita circolare, messa in orbita dei satelliti, satelliti geostazionari.
7.
Energia potenziale gravitazionale (formula generale). Energia meccanica lungo un’orbita;
relazione tra energia meccanica e energia potenziale gravitazionale. Velocità di fuga. Energia
dei pianeti e dei satelliti.
TEMPO TOTALE DI REALIZZAZIONE: 15 ore
MODULO 3. DINAMICA DEI FLUIDI
1.
Statica dei fluidi (richiamo dei contenuti trattati nel primo biennio): pressione, principio di
Pascal, legge di Stevino, principio di Archimede.
2.
Portata idraulica; equazione di continuità.
3.
Conservazione dell’energia per un fluido in movimento: equazione di Bernoulli; teorema di
Torricelli.
4.
Dinamica dei fluidi in presenza di attrito: viscosità; resistenza idraulica e legge di Poiseuille.
Attività sperimentali e di laboratorio:
Misura del tempo di svuotamento di un serbatoio e sua relazione con il livello dell’acqua nel
serbatoio.
TEMPO TOTALE DI REALIZZAZIONE: 13 ore
Corrente elettrica
MODULO 4: LA CORRENTE ELETTRICA
1.
Moto delle cariche elettriche nei conduttori solidi; intensità della corrente elettrica (analogia
con la portata in fluidodinamica e con il calore per unità di tempo nei fenomeni di conduzione).
2.
Il ruolo del potenziale elettrico nella conduzione elettrica (analogia con il ruolo della pressione
in fluidodinamica e della temperatura nella conduzione del calore).
3.
Prima e seconda legge di Ohm; la resistenza elettrica e la resistività elettrica.
4.
Concetti di resistenza elettrica, resistenza idraulica e resistenza termica; analogia tra legge di
Fourier, legge di Poiseuille e prima legge di Ohm.
Nota Bene:
La trattazione dell’argomento è stata svolta solo in linea teorica per mancanza di tempo. Si rende
necessario riprendere l’argomento al quinto anno.
TEMPO TOTALE DI REALIZZAZIONE: 2 ore
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2014/2015
PROGRAMMA DI FISICA – CLASSE 4 P
Termodinamica
MODULO 5. ENERGIA INTERNA E TERMODINAMICA
1.
Equazione di stato dei gas ideali.
2.
Teoria cinetica dei gas ideali. Potenzialità e limiti del modello cinetico.
3.
Energia interna di un gas ideale.
4.
Trasformazioni termodinamiche reversibili; cicli termodinamici; primo principio della
termodinamica; grafico pressione-volume con interpretazione del lavoro come area sottesa al
grafico. Trasformazioni isocore, isobare, isoterme e adiabatiche.
5.
Macchine termiche e macchine frigorifere; la potenza e il rendimento di una macchina.
6.
Il secondo principio della termodinamica (enunciati di Kelvin e di Clausius).
7.
Macchine termiche e ciclo di Carnot; massimo rendimento di una macchina termica; enunciato
di Clausius e di Kelvin; equivalenza degli enunciati di Clausius, Kelvin e Carnot.
8.
Frigoriferi, condizionatori e pompe di calore.
9.
Entropia; variazione di entropia nelle macchine termiche reversibili e irreversibili.
10. Ordine, disordine ed entropia; entropia dell’Universo; morte termica dell’Universo; sistemi
viventi.
11. Terzo principio della termodinamica; conseguenze del terzo principio sul rendimento massimo
di una macchina termica.
TEMPO TOTALE DI REALIZZAZIONE: 23 ore
Fenomeni ondulatori
MODULO 6. OSCILLAZIONI
1.
Il moto armonico semplice; il sistema massa-molla; il pendolo semplice; relazione tra moto
armonico e moto circolare uniforme.
2.
Conservazione dell’energia nel moto armonico semplice.
3.
Oscillazioni smorzate; tempo di smorzamento.
4.
Oscillazioni forzate; risonanza.
Attività sperimentali e di laboratorio:
Visione di filmati: legame tra oscillazioni del pendolo e moto circolare uniforme.
TEMPO TOTALE DI REALIZZAZIONE: 5 ore
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2014/2015
PROGRAMMA DI FISICA – CLASSE 4 P
MODULO 7. ONDE MECCANICHE
1.
Onde longitudinali e trasversali.
2.
Grandezze caratteristiche delle onde: ampiezza, periodo, velocità di propagazione, lunghezza
d’onda.
3.
Principio di sovrapposizione per le onde e fenomeni di interferenza (costruttiva e distruttiva).
4.
Le onde armoniche; rappresentazione matematica.
5.
Energia trasportata da un’onda.
6.
Onde stazionarie; onde stazionarie su una corda con entrambi gli estremi fissati (dimostrazione
matematica dell’interferenza e approccio intuitivo con rappresentazione grafica di nodi e
antinodi); onde stazionarie in una colonna d’aria chiusa a un estremo e in una colonna d’aria
aperta a entrambi gli estremi; applicazioni agli strumenti musicali (chitarra e organo).
7.
Riflessione e rifrazione delle onde.
8.
Diffrazione delle onde, principio di Huygens.
9.
Le onde sonore; intensità di un’onda sonora; percezione umana del suono; livello d’intensità e
decibel; effetto Doppler e sue applicazioni (pistola radar, misurazione della velocità del flusso
sanguigno, red shift delle galassie).
Attività sperimentali e di laboratorio:
Laboratorio in classe: onde su una corda per la visualizzazione dell’onda nello spazio e nel tempo;
onde stazionarie nella chiatarra.
TEMPO TOTALE DI REALIZZAZIONE: 12 ore
MODULO 8. OTTICA FISICA
1.
Il dibattito sulla natura ondulatoria o corpuscolare della luce.
2.
Fenomeni di ottica ondulatoria: riflessione, rifrazione, interferenza e diffrazione.
3.
Esperienza di Young.
4.
Diffrazione da una singola fenditura.
TEMPO TOTALE DI REALIZZAZIONE: 8 ore
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2014/2015
PROGRAMMA DI FISICA – CLASSE 4 P
Ulteriori informazioni
 Testi di riferimento:
 Romeni C., Fisica e realtà – Dinamica e Termologia, volume 1, Zanichelli1.

Romeni C., Fisica e realtà – Principi della Termodinamica e Onde + Campo Elettrico,
volume 2, Zanichelli.

Walker J., Corso di Fisica – Meccanica, volume 1, Linx2.

Walker J., Corso di Fisica – Termologia, Onde, Relatività, volume 2, Linx3.

Walker J., Corso di Fisica – Elettromagnetismo, Fisica atomica e subatomica, volume 3,
Linx4.
 Utilizzo della piattaforma Moodle raggiungibile dal sito del liceo http://www.liceolussana.com/
oppure all’indirizzo http://elearning.liceolussana.com/moodle/
Bergamo, 6 giugno 2015
L’insegnante
Gli studenti
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1
Già in possesso degli alunni
Testo non in possesso degli alunni.
3
Testo non in possesso degli alunni.
4
Testo non in possesso degli alunni.
2
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[LAVORO ESTIVO DI FISICA – CLASSE 4 P]
2014/2015
Liceo Scientifico “F. Lussana” – Bergamo
Indicazioni per il lavoro estivo di FISICA – A.S. 2014/2015
Classe 4A P
Prof. Matteo Bonetti
Alunni con sospensione del giudizio o con l'indicazione “studio estivo” sulla lettera
inviata a casa:
1) Per quanto riguarda il recupero delle conoscenze teoriche, si richiede agli allievi di integrare gli
appunti presi a lezione durante l’anno con i seguenti capitoli del libro di testo, corrispondenti al
programma svolto in classe:
VOLUME “DINAMICA” – Capitoli:
La dinamica dei corpi in rotazione.
La gravitazione.
I fluidi.
VOLUME “PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA E ONDE” – Capitoli:
Il primo principio della termodinamica.
Il secondo principio della termodinamica.
Oscillazioni e onde meccaniche.
Il suono.
Ottica fisica.
2) Si assegna la risoluzione di TUTTI i problemi presenti sul file “Lavoro estivo 2014_15”
scaricabile dalla piattaforma Moodle del Liceo Lussana, all’indirizzo:
http://elearning.liceolussana.com/moodle/course/view.php?id=131&edit=0&sesskey=IXUvShg
L3O (in fase di login selezionare la voce “login come ospite”, non sono necessarie chiavi di
attivazione; in caso si riscontrino problemi, contattare l’insegnante all’indirizzo mail
[email protected]).
Il file contiene esercizi di diverso genere, anche a risposta multipla; è richiesta la stesura, su
quaderno, della risoluzione fisico-matematica dell’esercizio o del ragionamento seguito; non
saranno accettati compiti in cui compaiono solamente le risposte selezionate. Nelle ultime
immagini del file sono riportate le soluzioni come strumento utile al fine di correggere i propri
errori e eventuali ragionamenti scorretti.
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[LAVORO ESTIVO DI FISICA – CLASSE 4 P]
2014/2015
3) Si richiede di rivedere con accuratezza lo svolgimento degli esercizi assegnati durante l’anno
scolastico, sia quelli di fine capitolo sul libro di testo, sia quelli assegnati da fotocopie.
4) Si richiede inoltre di allenarsi a risolvere correttamente le esercitazioni e le verifiche assegnate
negli anni precedenti in caso di giudizio sospeso. Le tracce sono reperibili sulla piattaforma
Moodle (Area Fisica – Corsi classi quarte).
Alunni promossi senza lettera di aiuto:
1) Per quanto riguarda le conoscenze teoriche, si richiede agli allievi un ripasso serio e accurato
del programma svolto.
2) Si assegna la risoluzione dei problemi presenti sul file “Lavoro estivo 2014_15” scaricabile
dalla piattaforma Moodle del Liceo Lussana, all’indirizzo:
http://elearning.liceolussana.com/moodle/course/view.php?id=131&edit=0&sesskey=IXUvShg
L3O (in fase di login selezionare la voce “login come ospite”, non sono necessarie chiavi di
attivazione; in caso si riscontrino problemi, contattare l’insegnante all’indirizzo mail
[email protected]).
Il file contiene esercizi di diverso genere, anche a risposta multipla; è richiesta la stesura, su
quaderno, della risoluzione fisico-matematica dell’esercizio o del ragionamento seguito; non
saranno accettati compiti in cui compaiono solamente le risposte selezionate. Nelle ultime
immagini del file sono riportate le soluzioni come strumento utile al fine di correggere i propri
errori e eventuali ragionamenti scorretti.
3) Si richiede, come ulteriore strumento di ripasso, di allenarsi a risolvere correttamente le
esercitazioni e le verifiche assegnate negli anni precedenti in caso di giudizio sospeso. Le
tracce sono reperibili sulla piattaforma Moodle (Area Fisica – Corsi classi quarte).
Bergamo, 6 giugno 2015
L’insegnante
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