3B Liceo Scientifico - FISICA a.s. 2021-2022

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"Una legge fisica è una regolarità della natura esprimibile in forma matematica" (Richard Feynman, USA 1918-1988)

DaD - Didattica a Distanza 2021-2022

GOOGLE CLASSROOM: codice corso 3B FISICA: qg3vfnt
(utilizzare le credenziali di Google Suite già fornite dal liceo - tutorial come iscriversi)

profili GeoGebra 3B (link)

elenco di possibili domande di teoria (pdf)

la stella nascosta di Samuel Loyd (pdf)

rappresentazione cronologica dell' ECUMENE (link)

Calcolatrici ammesse esame di stato (nota MIUR - circolare 105)

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CAP.10 LAVORO ed ENERGIA

FORMULARIO LAVORO ed ENERGIA (pdf)

prodotto scalare e coseno di un angolo (pdf, per ora solo la parte sul Teorema di Pitagora)

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Teorema dell'energia cinetica:
" la variazione di energia cinetica ΔK di un corpo è uguale al lavoro L della forza totale che ha agito su di esso:"

ΔK=L

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il lavoro di una forza è numericamente uguale all'area della porzione di piano che si trova sotto al grafico della forza compresa tra i punti iniziale e finale dello spostamento:

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calcola il lavoro totale

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la CONSERVAZIONE dell'energia meccanica con lo skateboard (simulazione PhET)

- - -

la CONSERVAZIONE dell'energia meccanica con le molle (simulazione PhET)

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una forza si dice CONSERVATIVA
quando il lavoro che essa compie su un corpo che si sposta dal punto inziale A al punto finale B
non dipende dalla traiettoria percorsa ma solo dalla posizione dei punti iniziale A e finale B

differenza tra forze conservative e forze non conservative (PWW):

- - -

ENERGIA POTENZIALE

Energia Potenziale U di un sistema (può essere associata solo ad una forza conservativa):
dopo aver scelto un arbitrario stato zero in cui l’energia potenziale è posta nulla, U_P=-L_O->P

variazione di energia potenziale: ΔU=U_B-U_A=-L_A->B

- - -

- la FORZA PESO è una forza conservativa (in assenza di attriti rilevanti)

Piano inclinato - la Scomposizione del vettore P (GeoGebra)

Scheda di lavoro con GeoGebra sul piano inclinato (pdf)

il Lavoro di una forza conservativa lungo un percorso chiuso è nullo

conseguenza: il lavoro che una forza conservativa compie in un percorso da A verso B
è l'opposto del lavoro che tale forza compie da B verso A

energia potenziale gravitazionale: U=mgh

- - -

- la FORZA ELASTICA è una forza conservativa

- - -

nergia potenziale elastica: $\LARGE U=\frac{1}{2}kx^{2}$

- - -

in un sistema isolato in cui agiscono solo forse conservative l'energia meccanica totale si conserva

E_{meccanica totale} = K + U = costante

- - -

La variazione di energia meccanica di un sistema isolato è uguale al lavoro compiuto dalle forze non conservative

ΔE = E_finale-E_iniziale = L_{non conservative}

- - -

PRINCIPIO di CONSERVAZIONE dell'ENERGIA: "In un sistema isolato, l'energia totale si conserva"

- - -

La potenza P definita come il rapporto fra il lavoro compiuto e l'intervallo di tempo Δt per compierlo

$\LARGE P=\frac{L}{\Delta t}$

La potenza istantanea erogata da una forza F ad un corpo in moto con velocità v vale:

$\LARGE P=\overrightarrow{F}\cdot \overrightarrow{v}$

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prima rivoluzione industriale	nazione	anno	potenza
macchina di Savery	UK	1702	0,7kW
macchina di Newcomen	UK	1732	9kW
macchina di Watt	UK	1778	10kW
prima locomotiva di Trevithick "Penydarren" a correre su binari (ricostruzione al museum Wales)	UK	1804	circa 1HP =735W
prima locomotiva efficace fu la Rocket di George Stephenson	UK	1829	circa 10HP =7,35kW

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ZANICHELLI TEST allenamento sul LAVORO ed ENERGIA (link)

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Esercitazione sul LAVORO ed ENERGIA - soluzioni (pdf)

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CAP.1 SISTEMI di riferimento INERZIALI e non INERZIALI

1° PRINCIPIO o principio di inerzia

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l'esperimento di Galileo Galilei (Pisa, 1564-1642):

da "Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attinenti alla meccanica e ai movimenti locali " (1638) --> leggi a pag.98 (testo evidenziato sul principio di inerzia)

- - -

(oppure leggi questa sintesi molto semplifica o questa più completa)

MEMEX: gli esperimenti ideali (breve videolezione 7')

i principi della dinamica RIPASSO e RICHIAMI:

“Nello studio della fisica, il principio d’inerzia e il concetto di forza sono stati, storicamente, due degli scogli più duri per gli studenti[…]. Non è sorprendente che il problema didattico in questo campo sia così difficile da risolvere, se si tiene conto di quanto tempo fu necessario all ’inizio alla mente umana per chiarire questi aspetti dei fenomeni naturali. Coloro che affrontano tale studio per la prima volta devono sempre esaminare di nuovo almeno alcuni degli ostacoli e delle difficoltà originali.” [Arons, 1992]

1° PRINCIPIO o principio di inerzia:
"Un corpo rimane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché non interviene una causa esterna a variare il suo stato"

principio di relatività Galileiano: "le leggi della meccanica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali"
oppure: "non è possibile distinguere con esperimenti meccanici due sistemi inerziali in M.R.U. l'uno rispetto all'altro"

2° PRINCIPIO o principio fondamentale della dinamica:
In un sistema inerziale, una Forza che agisce su un corpo di massa m ne provoca una accelerazione a tale che:

- - -

3° PRINCIPIO o principio di azione e reazione:
"quando due corpi interagiscono la forza che il primo esercita sul secondo ha stesso modulo, stessa direzione e verso opposto a quella che il secondo corpo esercita sul primo"

osservazione 1: non esistono forze singole, ma coppie di forze

osservazione 2: è arbitrario stabilire quale sia la azione e quale la reazione

osservazione 3: l'azione e la reazione sono forze che agiscono su corpi diversi

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sistemi NON inerziali e forze apparenti

"si chiama forza apparente, una forza che non è prodotta da una interazione fisica, ma che si osserva in un sistema di riferimento NON inerziale a causa della accelerazione del sistema stesso" (pag.129)

si potrebbe dire che le forze apparenti sono forze che "appaiono" solo se mi trovo in un sistema di riferimento NON inerziale

- - -

di seguito consideriamo le seguenti forze "apparenti"

- peso "apparente"

- forza centrifuga

- forza di Coriolis

la forza di Coriolis nel film "fuga dall'inferno" del 2013

G.B. Guglielmini e la dimostrazione della rotazione terrestre (1790) - n.34 pag.144 (pdf)

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I Moti della Terra secondo Copernico (1543)

I Moti della Terra (Planetario di Padova - 1'23")

"Siete tutti invitati a vedere la Terra girare nella Sala Meridiana presso l’Osservatorio
Astronomico di Parigi, 11 febbraio 1851", F. Arago

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CAP.10 LAVORO ed ENERGIA

FORMULARIO LAVORO ed ENERGIA (pdf)

prodotto scalare e coseno di un angolo (pdf, per ora solo la parte sul Teorema di Pitagora)

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Teorema dell'energia cinetica: " la variazione di energia cinetica ΔK di un corpo è uguale al lavoro L della forza totale che ha agito su di esso:"

ΔK=L

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il lavoro di una forza è numericamente uguale all'area della porzione di piano che si trova sotto al grafico della forza compresa tra i punti iniziale e finale dello spostamento:

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la CONSERVAZIONE dell'energia meccanica con lo skateboard (simulazione PhET)

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la CONSERVAZIONE dell'energia meccanica con le molle (simulazione PhET)

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una forza si dice CONSERVATIVA quando il lavoro che essa compie su un corpo che si sposta dal punto inziale A al punto finale B non dipende dalla traiettoria percorsa ma solo dalla posizione dei punti iniziale A e finale B

differenza tra forze conservative e forze non conservative (PWW):

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ENERGIA POTENZIALE

Energia Potenziale U di un sistema (può essere associata solo ad una forza conservativa): dopo aver scelto un arbitrario stato zero in cui l’energia potenziale è posta nulla, UP=-LO->P

variazione di energia potenziale: ΔU=UB-UA=-LA->B

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- la FORZA PESO è una forza conservativa (in assenza di attriti rilevanti)

Piano inclinato - la Scomposizione del vettore P (GeoGebra)

Scheda di lavoro con GeoGebra sul piano inclinato (pdf)

il Lavoro di una forza conservativa lungo un percorso chiuso è nullo

conseguenza: il lavoro che una forza conservativa compie in un percorso da A verso B è l'opposto del lavoro che tale forza compie da B verso A

energia potenziale gravitazionale: U=mgh

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- la FORZA ELASTICA è una forza conservativa

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nergia potenziale elastica:

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in un sistema isolato in cui agiscono solo forse conservative l'energia meccanica totale si conserva

Emeccanica totale = K + U = costante

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La variazione di energia meccanica di un sistema isolato è uguale al lavoro compiuto dalle forze non conservative

ΔE = Efinale-Einiziale = Lnon conservative

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PRINCIPIO di CONSERVAZIONE dell'ENERGIA: "In un sistema isolato, l'energia totale si conserva"

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La potenza P definita come il rapporto fra il lavoro compiuto e l'intervallo di tempo Δt per compierlo

La potenza istantanea erogata da una forza F ad un corpo in moto con velocità v vale:

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CAP.1 SISTEMI di riferimento INERZIALI e non INERZIALI

1° PRINCIPIO o principio di inerzia

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(oppure leggi questa sintesi molto semplifica o questa più completa)

i principi della dinamica RIPASSO e RICHIAMI:

1° PRINCIPIO o principio di inerzia: "Un corpo rimane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché non interviene una causa esterna a variare il suo stato"

principio di relatività Galileiano: "le leggi della meccanica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali" oppure: "non è possibile distinguere con esperimenti meccanici due sistemi inerziali in M.R.U. l'uno rispetto all'altro"

2° PRINCIPIO o principio fondamentale della dinamica: In un sistema inerziale, una Forza che agisce su un corpo di massa m ne provoca una accelerazione a tale che:

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3° PRINCIPIO o principio di azione e reazione: "quando due corpi interagiscono la forza che il primo esercita sul secondo ha stesso modulo, stessa direzione e verso opposto a quella che il secondo corpo esercita sul primo"

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sistemi NON inerziali e forze apparenti

"si chiama forza apparente, una forza che non è prodotta da una interazione fisica, ma che si osserva in un sistema di riferimento NON inerziale a causa della accelerazione del sistema stesso" (pag.129)

si potrebbe dire che le forze apparenti sono forze che "appaiono" solo se mi trovo in un sistema di riferimento NON inerziale

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di seguito consideriamo le seguenti forze "apparenti"

- peso "apparente"

- forza centrifuga

- forza di Coriolis

la forza di Coriolis nel film "fuga dall'inferno" del 2013

G.B. Guglielmini e la dimostrazione della rotazione terrestre (1790) - n.34 pag.144 (pdf)

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I Moti della Terra secondo Copernico (1543)

I Moti della Terra (Planetario di Padova - 1'23")

GOOGLE CLASSROOM: codice corso 3B FISICA: qg3vfnt
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Teorema dell'energia cinetica:
" la variazione di energia cinetica ΔK di un corpo è uguale al lavoro L della forza totale che ha agito su di esso:"

una forza si dice CONSERVATIVA
quando il lavoro che essa compie su un corpo che si sposta dal punto inziale A al punto finale B
non dipende dalla traiettoria percorsa ma solo dalla posizione dei punti iniziale A e finale B

Energia Potenziale U di un sistema (può essere associata solo ad una forza conservativa):
dopo aver scelto un arbitrario stato zero in cui l’energia potenziale è posta nulla, U_P=-L_O->P

variazione di energia potenziale: ΔU=U_B-U_A=-L_A->B

conseguenza: il lavoro che una forza conservativa compie in un percorso da A verso B
è l'opposto del lavoro che tale forza compie da B verso A

nergia potenziale elastica: $\LARGE U=\frac{1}{2}kx^{2}$

E_{meccanica totale} = K + U = costante

ΔE = E_finale-E_iniziale = L_{non conservative}

1° PRINCIPIO o principio di inerzia:
"Un corpo rimane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché non interviene una causa esterna a variare il suo stato"

principio di relatività Galileiano: "le leggi della meccanica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali"
oppure: "non è possibile distinguere con esperimenti meccanici due sistemi inerziali in M.R.U. l'uno rispetto all'altro"

2° PRINCIPIO o principio fondamentale della dinamica:
In un sistema inerziale, una Forza che agisce su un corpo di massa m ne provoca una accelerazione a tale che:

3° PRINCIPIO o principio di azione e reazione:
"quando due corpi interagiscono la forza che il primo esercita sul secondo ha stesso modulo, stessa direzione e verso opposto a quella che il secondo corpo esercita sul primo"

"Siete tutti invitati a vedere la Terra girare nella Sala Meridiana presso l’Osservatorio
Astronomico di Parigi, 11 febbraio 1851", F. Arago