Fisica Programma DOC 15 Maggio 5D

LICEO STATALE “A. SERPIERI”-RIMINI PROGRAMMA DEFINITIVO DI FISICA Classe 5D Scientifico Opzione Scienze Applicate Anno Scolastico 2015/2016 Professoressa Pellegrini Cinzia

Programma effettivamente svolto fino al 15 Maggio 2016 Ripasso: Cariche elettriche, forze e campi: la legge di Coulomb, costante dielettrica del vuoto e costante dielettrica relativa. Il campo elettrico: il concetto di campo vettoriale, il campo elettrico e linee di campo, campo generato da cariche puntiformi, condensatori e campi uniformi, flusso del campo elettrico e teorema di Gauss, campo elettrico di un condensatore. Potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica: lavoro del campo elettrico ed energia potenziale elettrica, potenziale elettrico, circuitazione del campo elettrico e conservatività del campo elettrico, conservazione dell’energia nel campo elettrico, capacità di un condensatore, condensatori in serie ed in parallelo, energia immagazzinata in un condensatore, moto delle cariche nel campo elettrico. Corrente elettrica e circuiti in corrente continua: la corrente elettrica, i generatori di tensione e la forza elettromotrice, prima e seconda legge di Ohm, resistenza e resistività, circuiti elettrici elementari, resistenze in serie ed in parallelo, strumenti di misurazione (Amperometro e Voltmetro), lavoro e potenza della corrente elettrica, effetto Joule. Corrente elettrica e circuiti in corrente continua: Processo di carica e di scarica di un condensatore in un circuito RC. Il campo magnetico: I magneti e le loro interazioni. Il vettore induzione magnetica o campo magnetico: definizione operativa tramite un circuito esploratore e la forza magnetica che agisce su di esso. Le linee di campo. Campo magnetico di un filo rettilineo (legge di Biot-Savart), di una spira circolare (nel centro della spira e su un punto del suo asse), di una bobina e di un solenoide. Forza magnetica su fili percorsi da corrente. Legge di Ampère per l’interazione di due fili percorsi da corrente. Momento torcente e momento magnetico di una spira. Flusso del campo magnetico e teorema di Gauss per il campo magnetico. Circuitazione del campo magnetico e teorema di Ampère Il moto delle cariche elettriche nei campi magnetici: Il moto di particelle cariche nel campo elettrico. La forza di Lorentz e il moto di particelle cariche nel campo magnetico uniforme. Esperimento di Thomson, spettrometro di massa e effetto Hall. Il magnetismo nella materia, la permeabilità magnetica relativa e il ciclo di isteresi magnetica. Induzione elettromagnetica: Corrente indotta e forza elettromotrice indotta. Legge di FaradayNeumann dell’induzione elettromagnetica. Legge di Lenz. Flusso tagliato e campo elettromotore. Autoinduzione di un circuito: induttanza di un solenoide, energia del campo magnetico e densità di energia. Circuito LR in corrente continua. Mutua induzione. L’alternatore per la produzione di corrente alternata. Il trasformatore. La sintesi dell’elettromagnetismo: I teoremi di Gauss per il campo elettrostatico e il campo magnetostatico come prima e seconda equazione di Maxwell. La legge di Faraday-Neumann-Lenz come terza equazione di Maxwell. La quarta equazione di Maxwell: corrente di spostamento. Le quattro equazioni di Maxwell e applicazioni delle terza e della quarta equazione. La previsione delle onde elettromagnetiche, loro caratteristiche e loro velocità di propagazione. Produzione e ricezione delle onde elettromagnetiche. Energia trasportata da un’onda elettromagnetica e densità di energia. Flusso di energia elettromagnetica. Interazione tra un’onda elettromagnetica e la materia: pressione di radiazione. Lo spettro delle onde elettromagnetiche. Polarizzazione della luce e legge di Malus. Effetto Doppler per le onde elettromagnetiche. La teoria della relatività ristretta: I sistemi di riferimento inerziali: le equazioni di trasformazione galileiane per le coordinate, le velocità e l’accelerazione, gli invarianti per le trasformazioni galileiane e il principio di relatività galileiana. Le asimmetrie dell’elettromagnetismo e l’ipotesi

dell’esistenza di un etere lumini fero. L’esperimento di Michelson e Morley e l’abbandono dell’etere lumini fero. I due postulati della teoria della relatività ristretta e loro conseguenze: la dilatazione degli intervalli di tempo (orologio luce, tempo proprio, paradosso dei gemelli e conferma sperimentale a mezzo dei muoni) e la contrazione delle lunghezze (lunghezza propria). Le equazioni di trasformazione di Lorentz: gli eventi nello spazio-tempo, la sincronizzazione degli orologi, la relatività della simultaneità di due eventi e la dimostrazione della contrazione delle lunghezze e della dilatazione dei tempi utilizzando le trasformazioni di Lorentz. La metrica dello spazio-tempo: intervallo invariante e spazio di Minkowski (cenni). Composizione relativistica delle velocità. Elementi di relatività generale: Massa inerziale, massa gravitazionale e il principio di equivalenza tra massa inerziale e massa gravitazionale. Esperimenti ideali per il principio di equivalenza della relatività generale e principio di relatività generale. La curvatura dello spazio-tempo. Il red-shift gravitazionale e la dilatazione gravitazionale dei tempi. Onde gravitazionali e loro prima rilevazione nel settembre 2015 e cenni sui buchi neri. La dinamica relativistica: Il principio di conservazione della quantità di moto e la massa relativistica: l’aumento dell’inerzia in relazione alla velocità del corpo. La quantità di moto relativistica e l’energia relativistica: equivalenza tra massa ed energia. Cosmologia: La Via Lattea e le altre galassie. Omogeneità e isotropia dell’Universo. Teoria del Big Bang e dell’Inflazione. Radiazione cosmica di fondo quale traccia del Big Bang. Legge di Hubble e l’espansione dell’Universo. Red shift gravitazionale e l’effetto Doppler gravitazionale. Materia oscura e energia oscura. Ipotesi sulla fine dell’Universo: il Big Crunch escluso dalla presenza dell’energia oscura e il Big Rip consistente nella lacerazione dello spazio-tempo. Fisica subatomica: (cenni nell’ambito delle lezioni di approfondimento della settimana di rallentamento) I nuclei atomici e la scoperta della radioattività naturale. La natura dei raggi α, β e γ. La scoperta del neutrone. Gli isotopi. La fissione nucleare e la fusione nucleare.

Rimini, lì 15 maggio 2016

Professoressa Pellegrini Cinzia …………………………………..

I rappresentanti di Classe:

Dettori Gabriele

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Lugli Francesco

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