5B Liceo Scientifico - FISICA a.s. 2018-2019

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profili GeoGebra 5B (link)

elenco di possibili domande di teoria (pdf)

programma svolto fisica 2018-2019 (pdf)

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la nuova maturità 2019 (link)

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

Quadro di riferimento per la redazione e lo svolgimento
della seconda prova scritta dell’esame di Stato (circolare 167)

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percorsi cronologici di fisica per la sintesi e il ripasso:

Cronologia 1: Atomi e molecole (pdf)

Cronologia 2:"sia fatta la luce", i modelli corpuscolare ed ondulatorio (pdf)

Cronologia 3: Oltre l'atomo: lo spazio interno (pdf)

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UNITA' DI MISURA

appunti: unità di misura del S.I. per problemi di e.m. (pdf)

il problema delle unità di misura e le costanti universali (link)

esercitazione sulle unità di misura (link)

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capitolo 18 (vol.2): INTERAZIONI MAGNETICHE e CAMPI MAGNETICI

ordini di grandezza: massa (link)

il selettore di velocitÓ:

lo spettrometro di massa:

diffusore acustico di onde sonore:

il motore a corrente continua
(DC motor):
Esperimento di Christian Oersted (Dk, 1777-1867)
una corrente elettrica è sorgente di un campo magnetico:
Esperimento di André-Marie Ampère (FR,1775-1836)
forza tra due fili rettilinei e paralleli attraversati da una corrente elettrica:

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LINEE DI CAMPO o linee di forza di un campo vettoriale:


1) sono più fitte dove il campo è più intenso
(criterio di Faraday, indicano il modulo del vettore campo in quel punto)

2) sono linee orientate la cui tangente è diretta come il campo in quel punto
(indicano direzione e verso)


3) non si intersecano mai (altrimenti non sarebbe unica la retta tangente)
- nel caso del campo gravitazionale sono dirette verso il centro di massa
- nel caso del campo elettrico sono dirette dalla cariche positive verso quelle negative
- nel caso del campo magnetico sono dirette dal polo nord verso il polo sud


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Linee di campo magnetico generate da un magnete
Linee di campo magnetico generate da una spira circolare percorsa da corrente
Linee di campo magnetico generate da un solenoide percorso da corrente

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scheda di riepilogo su forze elettriche e campi elettrici (cap.15)

scheda di riepilogo su energia potenziale elettrica e potenziale elettrico (cap.16)

.....

VIDEO tra Newton e Maxwell: la storia di Michael Faraday

....

Esercitazione su interazioni magnetiche e campi magnetici (pdf) - soluzioni (pdf)

Esercizio svolto n.1 (pdf) Esercizio svolto n.2 (pdf) Esercizio svolto n.3 (pdf) Esercizio svolto n.4 (pdf)

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CAP.19 INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

APPUNTI: Induzione elettromagnetica (pdf)

 
Esperimenti di Michael Faraday (UK, 1791-1867), un campo magnetico variabile produce una corrente elettrica:

....

Correnti di Focault:

La mutua induzione:

Correnti indotte: il laboratorio virtuale di Faraday by PHET (necessita Java istallato)

Faraday's Electromagnetic Lab
Click to Run

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á

Circuiti elettrici:

Capacità e condensatori:

Differenza dipotenziale:

L'alternatore - Circuiti in C.A.:

 

Circuiti RLC:

Scheda di lavoro con GEOGEBRA circuiti CA (pdf)

circuiti c.a. (GeoGebra)

 PHET Capacitor lab basic                                   PHET Capacitor lab     

il trasformatore:

 

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capitolo 20: LE EQUAZIONI di MAXWELL

“la verità scientifica dovrebbe essere presentata in diverse forme e dovrebbe essere considerata parimenti scientifica che si presenti
nella veste vigorosa e nella vivida colorazione di una immagine fisica oppure nella sottigliezza e nel pallore di un’espressione simbolica”

(the Scientific Papers of J.C.Maxwell, 1890)

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Tra molto tempo – per esempio tra diecimila anni – non c'è dubbio che la scoperta delle equazioni di Maxwell sarà giudicato l'evento più significativo del XIX secolo. La guerra civile americana apparirà insignificante e provinciale se paragonata a questo importante evento scientifico della medesima decade. Richard Feynman (USA, 1918-1988)

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APPUNTI: dall'elettomagnetismo alle equazioni di Maxwell (pdf)

una ricostruzione dell'esperimento di Hertz del 1888 per dimostrare sperimentalmente l'esistenza di onde e.m.

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1. La velocità della luce, l'esperienza di Galileo: le parole di Galileo
da "Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze" leggi a pag.27

2. La velocità della luce, l'esperienza di Römer: scheda di lavoro con Stellarium (pdf)

3. La velocità della luce, l'esperimento di Fizeau (link)

la machine de Fizeau - (quella originale, il video migliore, ma in francese) - (youtube)

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scheda di lavoro sulle radiazioni elettromagnetiche (pdf)

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la generazione di onde elettromagnetiche

Radio Waves & Electromagnetic Fields
Click to Run

la propagazione di onde elettromagnetiche (GEOGEBRA)

https://www.geogebra.org/m/fxKyaTrn

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la polarizzazione della luce:

                                 

                                      
la doppia rifrazione:

        

la bussola dei vichinghi (youtube)

 

 

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capitolo 21: LA TEORIA DELLA RELATIVITA' RISTRETTA

Una volta i giornali dicevano che c'erano solo dodici persone in grado di capirela teoria della relatività. Io credo che non sia mai stato così. Può essere che per un po' la capisse solo Einstein, perchè prima di scrivere il suo articolo lui era il solo ad aver capito come stavano le cose, ma, dopo che la gente ebbe letto il suo articolo, molti capirono la teoria della relatività in un modo o nell'altro; certamente più di dodici. Invece credo di poter dire con sicurezza che nessuno capisce la meccanica quantistica perciò, se vi riesce, evitate di continuare a domandarvi: "ma come fa ad essere così?", Richar Feynman (la legge fisica)

Appunti sintetici sulla relativitÓ ristretta (pdf)

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1. Interferometro di Michelson e Morley:

2. Interferometro di Michelson e Morley:

3. Esperimento sul "vento d'etere" di Michelson e Morley:

                                          

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Sull'elettrodinamica dei corpi in movimento - A.Einstein 1905 (pdf)

                              

grafico e calcolatrice grafica per il fattore di Lorentz (link geogebra)

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calcolo del fattore di Lorentz per un GPS sat (link wolframealpha)

 scheda di lavorosulle velocità e sulle distanze (pdf) - scheda completa (pdf)

calcolo del fattore di Lorentz per la ISS (link wolframealpha)

calcolo del fattore di Lorentz per un muone

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composizione delle velocità: calcolo per piccole velocità esempio pag.914 (link wolframalpha)

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ESERCITAZIONE per preparare la verifica sulla RelativitÓ (pdf) - soluzioni (pdf)

es.n.39 pag.927 (pdf)

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Oltre L'Atomo (cap.22-23)

 

Cronologia 1: Atomi e molecole (pdf)

l'esperimento di Rutherford:

 

spettri solari continui ottenuti con un prisma:

                           

separazione dei colori con un reticolo di diffrazione da 500 linne per mm (posto direttamente sulla fotocamera):

 

spettro solare a righe e altri spettri visti con uno spettrometro professionale:

come costruire uno spettroscopio ad alta risoluzione compatto (link)

come costruire uno spettroscopio (link)

come costruire uno spettroscopio casalingo (link)

immagini ottenute con uno spettorscopio "casalingo" a reticolo di diffrazione:

spettro ottenuto dalla luce di una lampada a basso consumo:

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la radiazione di corpo nero:

- tutti i corpi, qualunque sia la loro temperatura, emettono continuamente onde elettromagnetiche. (cfr. visione notturna) (talvolta anche nel visibile)
- Per determinare le caratteristiche di tali emissioni, alla fine dell'ottocento, i fisici iniziarono a studiare in modo sistematico le proprietà di emissione della radiazione elettromagnetica da parte di un "corpo nero"
- un "corpo nero" è un qualsiasi oggetto che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica che lo colpisce, senza rifletterla (per questo è detto "nero")
- Assorbendo tutta l'energia incidente, per la legge di conservazione dell'energia il corpo nero re-irradia tutta l'energia assorbita
- in natura non esistono corpi che soddisfano perfettamente tale caratteristica

      

Lo spettro (intensità o densità della radiazione emessa in funzione della lunghezza d'onda o della frequenza)
di un corpo nero è uno spettro dalla forma a campana tale che:

1. la distribuzione dell'energia della radiazione emessa da un corpo nero NON dipende dal materiale con cui è costituito il corpo

2. all'aumentare della temperatura aumenta l'area sottesa dalla curva (aumenta l'energia emessa dal corpo)

3. all'aumentare della temperatura il picco della curva si sposta verso lunghezze d'onda minori (o frequenze maggiori)


Spettro del corpo nero
Clicca per eseguire

L'ipotesi di quantizzazione di Planck: l'interazione fra radiazione e materia avviene per scambio di pacchetti discreti di energia detti "quanti"

Planck fece uso di un modello in cui il corpo nero è composto da un gran numero di oscillatori atomici, ciascuno dei quali emette e assrobe onde elettromagnetiche.
per ottenere l'accordo tra curve teoriche e sperimentali, Plank ipotizzò che l'energia E di un oscillatore atomico avesse solo i valori discreti E=hf, 2hf, 3hf...

E=n·hf

dove h=6,62·10-34J·s è la costante di Planck
(n è un numero naturale e f la frequenza della radiazione)

“… quando un raggio luminoso uscente da un punto si propaga, l’energia non si distribuisce in modo continuo in uno spazio via via più grande; essa consiste invece in un numero finito di quanti di energia, localizzati in punti dello spazio, i quali si muovono senza dividersi e possono essere assorbiti e generati solo nella loro interezza”.

 

modelli dell'atomo di idrogeno:

Modelli dell'atomo di Idrogeno
Clicca per eseguire

Effetto Fotoelettrico:

L'Effetto Fotoelettrico
Clicca per eseguire

Einstein, applicando il principio di conservazione dell'energia, propose la seguente equazione:

h·f=KMAX+W0

se un fotone ha energia superiore a W0, l'energia in eccesso appare come energia cinetica dell'elettrone espulso,
quindi gli elettroni meno legati sono quelli che vengono espulsi con energia cinetica KMAX

tabella completa lavori di estrazione W0

tabella da completare utilizzando la simulazione del PHET:
metallo
simbolo
λ0 rilevata
dal simulatore
W0 in J
W0 in eV
Argento Ag   7,57·10-19J 4,73eV
Sodio Na      
Zinco Zn λ0 =284nm 6,99·10-19J 4,37eV
Rame Cu λ0 =262nm 7,58·10-19J 4,73eV
Platino Pt λ0 =284nm   6,33eV
Calcio Ca λ0 =406nm   3,05eV
???? ???? λ0 =320nm   3,877eV

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un fotone (termine coniato nel 1926 dal fisico statunitense Gilbert Newton Lewis per indicare i quanti di luce) possiede energia

tuttavia un fotone è diverso da una normale particella:
- viaggia alla velocità c rispetto a qualsiasi sistema di riferimento
- non può mai essere fermo → è privo di energia a riposo e quindi di massa (m=0)

la quantità di moto di un fotone è si ricava dalla relazioneponendo m=0

e quindi:

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Effetto Compton è un fenomeno di scattering interpretabile come un urto elastico (cioè uno scambio di quantità di moto) tra un fotone ed un elettrone

                      

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Lunghezza d'onda di De Broglie :

h=6,626·10-34J·s    è la costante di Planck
p=γ·m·v    è la quantità di moto relativistica della particella

(è conseguenza delle equazioni: E=hf e p=E/c)

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può sempre servire....

rappresentazione cronologica dell' ECUMENE (link)

...

Build an Atom
Click to Run

...


Software utilizzati:

GeoGebra (software di geometria dinamica)

Stellarium (software libero che riproduce un planetario virtuale)

PHYPHOX physical phone experiment (link per AndroiD e IOS)

 

 

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