ENERGIA, DINAMICA TRASLATORIA E PRINCIPI DI CONSERVAZIONE

Motivazione e finalità

Necessità di integrare il quadro concettuale della dinamica con leggi di carattere più ampio. Introduzione del concetto di forze conservative

Durata

11 ore

Prerequisiti

Calcolo vettoriale elementare. Conoscenza dei vettori forza e spostamento. Legge della caduta libera dei gravi e principi della dinamica classica.

Contenuti

Lavoro, Potenza, Energia, Q.d.m., Impulso e principi di conservazione.

Esperimenti di Laboratorio

Conferma empirica del principio di conservazione dell’energia meccanica.

Obiettivi

Conoscenze:

·        Le leggi di conservazione dell'energia,  della q.d.m. e dell’impulso.

Competenze:

·        Saper calcolare il lavoro compiuto da una forze costante e non costante, la q.d.m., il momento angolare, il momento di una forza e quello d’inerzia

• Saper inquadrare un fenomeno fisico dal punto di vista dell'energia

·        Riconoscere che l'energia si conserva assumendo varie forme.

·        Saper applicare i principi di conservazione dell'energia, della qdm

·        Saper riconoscere i casi di conservazione

·        Saper risolvere problemi mediante leggi di conservazione

Capacità:

• Saper inquadrare un fenomeno dal punto di vista delle leggi di conservazione

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Laboratorio di fisica

Aula normale

Verifiche e valutazioni

Problemi, interrogazioni e relazione di laboratorio

DINAMICA ROTAZIONALE, PRINCIPI DI CONSERVAZIONE E GRAVITAZIONE

Motivazione e finalità

Formalizzazione dei concetti energetici e della dinamica rotazionale. Studio della gravitazione universale e delle leggi di Keplero.

Durata

22 ore

Prerequisiti

Calcolo vettoriale elementare. Conoscenza dei vettori forza e spostamento. Legge della caduta libera dei gravi e principi della dinamica classica.

Contenuti

Momento angolare e principi di conservazione. Gravitazione universale.

Obiettivi

Conoscenze:

·        Le leggi di conservazione del momento della q.d.m. e del momento di una forza.

Competenze:

·        Saper il momento angolare, il momento di una forza e quello d’inerzia

·        Saper applicare i principi di conservazione del momento angolare

·        Saper riconoscere i casi di conservazione

·        Saper risolvere problemi mediante leggi di conservazione

Capacità:

• Saper inquadrare un fenomeno dal punto di vista delle leggi di conservazione

Spazi strumenti e strategie

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Verifiche e valutazioni

Problemi, interrogazioni

MECCANICA DEI FLUIDI

Motivazione e finalità

Rendere familiari allo studente i concetti della meccanica dei sistemi continui, applicandoli ad una disciplina (la meccanica dei fluidi) che favorisce la comprensione dei concetti elementari di calcolo vettoriale ed estende il dominio di applicazione della meccanica classica.

Durata

Lezione frontale 7h 

Prerequisiti

Calcolo vettoriale elementare e grandezze fisiche fondamentali.

Contenuti

Pressione Proprietà dei fluidi

Principio di Pascal

Legge di Stevino

Principio di Archimede

Cenni alla legge di Bernoulli

Obiettivi

Conoscenze:

·        Acquisizione e approfondimento del concetto di fluido dal punto di vista fisico

·        Distinzione tra idrostatica e idrodinamica

·        Il concetto di pressione

Competenze:

·        Saper applicare il principio di Pascal, la legge di Stivino e il principio di Archimede

• Saper risolvere problemi teorici che coinvolgono le leggi e i principi suddetti 

Capacità:

·        Comprendere come la fisica proceda per schematizzazioni di casi semplici (modelli) e, per passi successivi, riesca a simulare situazioni molto complesse (realtà)

Verifiche e valutazioni

Problemi, interrogazioni e relazione di laboratorio

ENERGIA E TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE

Motivazione e finalità

Necessità di proporre il quadro concettuale introduttivo della termodinamica con lo studio delle leggi che riguardano le leggi dei gas e l’interpretazione microscopica del calore in termini di energia meccanica. Formalizzazione dei concetti inerenti alla equazione generale dei gas perfetti.

Durata

22 ore

Prerequisiti

Utilizzare le unità di misura del SI

Risolvere equazioni di 1° e 2° grado

Interpretare un grafico

Applicare le leggi fondamentali di Newton

Conoscenza del lavoro di una forza. Conoscenza del concetto di pressione con la relativa unità di misura.

Contenuti

La temperatura

Il gas perfetto e l’equazione caratteristica dei gas ideali

Il calore e i passaggi di stato

La teoria cinetica dei gas

Obiettivi

Saper utilizzare i termometri più comuni e le scale termometriche.

Utilizzare correttamente le scale di temperatura Celsius e Kelvin

Saper valutare il diverso comportamento termico dei corpi conoscendo i diversi valori che li caratterizzano (peso specifico; calore specifico; capacità termica; numero delle moli; ecc.).

Analizzare le trasformazioni che subiscono i corpi sottoposti a riscaldamento

Saper utilizzare le diverse unità di misura che ricorrono nelle trasformazioni energetiche.

Applicare correttamente il modello di gas perfetto, collegando le proprietà macroscopiche dei gas con le proprietà microscopiche delle molecole del gas

Risolvere semplici esercizi di fisica che richiedono l'applicazione delle leggi studiate

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Aula di proiezione

Verifiche e valutazioni

Problemi, interrogazioni e relazione di laboratorio

ENERGIA E TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE

Motivazione e finalità

Necessità di proporre il quadro concettuale completo della termodinamica con lo studio delle leggi che riguardano le trasformazioni dell’energia termica in meccanica. Formalizzazione dei concetti inerenti ai tre principi della termodinamica con particolare riferimento all’entropia.

Durata

33 ore

Prerequisiti

Gli obiettivi del 1° modulo

Contenuti

Termodinamica: 1° Principio

Termodinamica: 2° Principio

Ciclo di Carnot

Entropia

Obiettivi

Saper utilizzare le diverse unità di misura che ricorrono nelle trasformazioni energetiche.

Calcolare le variazioni di entropia distinguendo processi reversibili e irreversibili.

Comprendere i principi di funzionamento delle macchine termiche e applicare a esse le leggi della termodinamica.

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Problemi, interrogazioni e relazione di laboratorio

LE ONDE MECCANICHE

Motivazione e finalità

Necessità di introdurre lo studio delle onde nella prospettiva di studiare successivamente le onde luminose e, quindi, quelle e.m.

Durata

4 ore

Prerequisiti

Calcolo vettoriale elementare. Conoscenza dei vettori forza e spostamento. Leggi della dinamica ed equazioni del moto.

Contenuti

L'oscillatore armonico. Oscillatori smorzati e forzati. La formazione delle onde. Onde longitudinali e trasversali. Le onde periodiche. Le caratteristiche delle onde. La velocità di un'onda armonica. L'energia di un'onda. L'interferenza. Le onde sonore. La velocità del suono. I caratteri distintivi del suono. Le onde stazionarie. Effetto Doppler

Obiettivi

Distinguere i vari tipi di onda, comprese quelle acustiche e i parametri che li caratterizzano

Determinare l’onda risultante dalla sovrapposizione di onde elementari

Saper associare al concetto di onda meccanica la trasmissione di energia ma non di materia.

Individuare le caratteristiche delle configurazioni di onde stazionarie e dei fenomeni di risonanza

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Problemi, interrogazioni e relazione di laboratorio