Avvio alla Fisica (per il primo biennio [o il triennio] del Liceo Scientifico, per il Liceo Classico, …)
(a cura di Fabrizio Vannucci)  
(sono in preparazione altri capitoli ed altri esercizi, che si integreranno con quelli già presenti in OM)

  (vedi)
Disegno di Francesca Cassinelli
 
Introduzione (per i docenti) 
00 Un'introduzione giocosa 
01 Come si descrive la posizione dei corpi 
    1  Tutto si muove. 
    2  Che cosa significa muoversi. 
    3  Sistemi di riferimento. 
    4  Una, due, tre dimensioni. 
    5  La posizione su un piano. 
    6  Unità di misura per la lunghezza. 
    7  Come passare da un'unità di misura ad un'altra.
    Approfondimenti (quanto è grande la terra)  La misura di Eratostene.  Una misura moderna.  Come si interpretano i fatti.  Una riflessione filosofica.
02_Come si descrive il trascorrere del tempo 
    1  Il tempo: un concetto complesso. 
    2  La misura del tempo. 
    3  Fenomeni astronomici per la misura di lunghi intervalli di tempo. 
    4  Strumenti per la misura di brevi intervalli di tempo. 
    5  Una breve storia del secondo. 
    6  Il sistema sessagesimale.
    Approfondimenti (Il sistema GPS)
03 Come si descrive il moto dei corpi 
    1  Correlare posizione e tempo. 
    2  La tabella oraria. 
    3  Le foto stroboscopiche. 
    4  La velocità. 
    5  Il grafico tempo - posizione. 
    6  Il moto uniforme. 
    7  Un moto accelerato.
04 La velocità 
    1  Velocità media e grafico tempo - posizione. 
    2  Come si misura la velocità in un ben preciso istante? 
    3  Il tachimetro da bicicletta. 
    4  Velocità e grafico tempo – posizione. 
    5  Il grafico tempo - velocità
05 L'accelerazione 
    1  Velocità e accelerazione. 
    2  Effetti dell’accelerazione. 
    3  Accelerazione e grafico tempo – velocità. 
    4  Come calcolare la distanza percorsa? 
    5  I moti uniformemente accelerati. 
    6  Distanza percorsa e area.
    Approfondimenti (il sonar)  Descrizione dell'apparato sperimentale.  Un esperimento, con alcune domande.
    Esercizi  (da 00 a 05)
06 La caduta dei corpi da Aristotele a Galileo 
    1  Antiche domande. 
    2  Le risposte di Empedocle. 
    3  Le risposte di Aristotele. 
    4  Ancora Aristotele: dal perché al come. 
    5  Galileo e la forza del pensiero. 
    6  Galileo e la forza degli esperimenti.
07 Prima e seconda legge del moto 
    1  Salita, discesa, pianura … 
    2  Perché le cose non vanno così nel mondo reale? 
    3  La prima legge della dinamica. 
    4  La seconda legge della dinamica. 
    5  Che cosa vuol dire forza risultante? 
    6  La massa e la sua unità di misura. 
    7  Le bilance. 
    8  L’unità di misura della forza.
08 Le equazioni del moto 
    1  Che cosa sono le equazioni del moto? 
    2  Le equazioni del moto rettilineo uniforme. 
    3  Le equazioni del moto accelerato con partenza da fermo. 
    4  L'equazione del moto accelerato con una velocità iniziale.
09 Equazioni del moto di caduta 
    1  Il moto di caduta libera. 
    2  Una forza particolare: il peso. 
    3  Il moto dei proiettili. 
    4  Un lancio davvero potente. 
    5  La prima velocità cosmica. 
    6  Il moto circolare uniforme.
    Approfondimenti (la palla da golf)  L'immagine originale.  Entra in scena GeoGebra.  Usiamo Geogebra per costruire un modello.
    Approfondimenti (aree e pendenze)  Quello che già sappiamo.  Un primo esempio.  Un secondo esempio.  Un terzo esempio.
10 Le forze vengono a coppie 
    1  Ricordiamo la prima e la seconda legge della dinamica. 
    2  Occorre una terza legge della dinamica. 
    3  L’enunciato della terza legge della dinamica. 
    4  Qualcosa in più sull’attrito. 
    5  Perché gli oggetti non cadono? 
    6  Un oggetto sopra ad un piano inclinato.
    Approfondimenti (la relatività galileiana)  Introduzione.  Una verifica moderna.  La relatività galileiana.  La giusta domanda conta più della risposta giusta.  Le trasformazioni di Galileo.  E se il riferimento non è inerziale? 
    Esercizi  (da 06 a 10)
11 Forze e pressioni nei fluidi 
    1  Dalla forza alla pressione. 
    2  La definizione di pressione. 
    3  La pressione idrostatica e la legge di Pascal. 
    4  Dalla densità alla pressione. 
    5  La legge di Stevin. 
    6  La pressione atmosferica. 
    7  L’esperimento di Torricelli. 
    8  La spinta idrostatica.
12 La legge di gravitazione universale 
    1  L’accelerazione di un proiettile. 
    2  L’accelerazione della Luna. 
    3  La legge di gravitazione universale. 
    4  La costante G. 
    5  Come si trasmette la forza di gravitazione? 
    6  L’idea di campo. 
    7  Un esempio numerico. 
    8  La massa della Terra. 
    9  Sole e pianeti.
13 Impulso e quantità di moto 
    1  Un gioco di prestigio. 
    2  Perché funziona? 
    3  Le grandezze conservate. 
    4  Cos’è la quantità di moto. 
    5  La grandezza impulso. 
    6  C’è modo e modo di cambiare. 
    7  Quando e perché la quantità di moto si conserva. 
    8  La legge di conservazione della quantità di moto.
    Approfondimenti (impulso di una forza variabile) 
    1  Un riassunto di quel che sappiamo. 
    2  E se la forza varia nel tempo? 
    3  Urti brevi e urti lunghi. 
    4  L'impulso è uguale alla variazione della quantità di moto.
14 L'energia 
    1  L’apologo di Feynman. 
    2  Lavoro ed energia cinetica. 
    3  Unità di misura di lavoro ed energia cinetica. 
    4  Situazioni un po’ più complicate. 
    5  Il lavoro: una grandezza con segno.
    Esercizi  (da 11 a 14)
15 L'energia potenziale e l'energia meccanica 
    1  L’energia potenziale gravitazionale. 
    2  L'energia meccanica. 
    3  L’energia potenziale elastica. 
    4  La forza esercitata da una molla. 
    5  Come si calcola l’energia potenziale elastica. 
    6  Una trasformazione in due tappe.
    Approfondimenti (l'equazione di Bernoulli)  Il principio di Bernoulli.  Una dimostrazione.  Un caso particolare che già conosciamo.  Un'applicazione spettacolare.  Un po' di numeri e qualche esercizio.
16 Gli scambi di energia 
    1  Attriti ed energia termica. 
    2  Ma l’energia si conserva per davvero? 
    3  Una lunga catena di trasformazioni. 
    4  Le fonti energetiche. 
    5  Cosa significa "energia potenziale"? 
    6  Le forze conservative.
17 Le macchine 
    1  Che cosa è una macchina? 
    2  Una classificazione delle macchine. 
    3  Una schematizzazione delle macchine. 
    4  Le macchine semplici. 
    5  Il rendimento di una macchina. 
    6  La potenza.
    Esercizi  (da 15 a 17)
18 La meccanica dei corpi rigidi 
    1  Corpi estesi e punti materiali. 
    2  Elastico, plastico, rigido. 
    3  Il moto di un corpo esteso e il centro di massa. 
    4  Il moto di rotazione. 
    5  Stessa forza, effetti differenti. 
    6  Il momento di una forza. 
    7  Il momento è un vettore. 
    8  Dove si trova il centro di massa? 
    9  La coppia di forze. 
  10  L’equilibrio di un corpo esteso. 
  11  Il ruolo della reazione vincolare.
19 La materia è fatta di atomi 
    1  L'ipotesi atomica. 
    2  L'idea di atomo per gli antichi. 
    3  Difficoltà nell’accettare l’idea di atomo. 
    4  Dal modello dei quattro elementi all’alchimia. 
    5  Nasce la chimica. 
    6  Un esempio famoso: l’acqua. 
    7  La legge delle proporzioni definite. 
    8  L’ipotesi atomica spiega la legge delle proporzioni definite.
20 Atomi e molecole 
    1  Il punto della situazione. 
    2  Le molecole. 
    3  Il comportamento dei gas. 
    4  L’ipotesi di Avogadro. 
    5  Masse atomiche a confronto. 
    6  Il numero di Avogadro. 
    7  La quantità di sostanza e la mole.
21 Gli stati di aggregazione della materia 
    1  Lo stato solido. 
    2  Lo stato liquido. 
    3  Lo stato gassoso. 
    4  È solo questione di temperatura. 
    5  La densità e la distanza tra molecole. 
    6  Quanto distano gli atomi di alluminio? 
    7  Quanto distano le molecole d’acqua? 
    8  Densità dell’aria e molecole d’azoto.
    Esercizi  (da 19 a 21)
22 Il modello di gas ideale 
    1  Che cosa ci proponiamo di fare. 
    2  Il modello di gas ideale. 
    3  La pressione nei gas. 
    4  Una previsione azzeccata. 
    5  Dove andiamo a parare. 
    6  Le grandezze che usiamo. 
    7  Calcoliamo la pressione. 
    8  Mediare per rimediare.
23 Un approccio macroscopico alla temperatura 
    1  Che cos’è la temperatura? 
    2  Una definizione provvisoria. 
    3  La dilatazione termica. 
    4  Altri tipi di termometri. 
    5  La taratura di un termometro a mercurio. 
    6  Una utile caratteristica dei passaggi di stato. 
    7  La scala Celsius. 
    8  Confronti tra scale termometriche differenti.
24 Equilibrio termico e calore 
    1  Antiche spiegazioni: il calorico. 
    2  La spiegazione moderna. 
    3  Calore e lavoro, due modi per scambiare energia. 
    4  Un modello matematico per la temperatura di equilibrio. 
    5  Complichiamo il modello. 
    6  Il modello per sostanze diverse. 
    7  Un bilancio termico. 
    8  Come si calcola l’energia termica. 
    9  Che cosa è davvero il calore specifico.
25 Un approccio macroscopico all'equazione dei gas 
    1  Dal micro al macro. 
    2  Separare le variabili. 
    3  Isoterme e legge di Boyle. 
    4  Trasformazioni a volume costante. 
    5  Trasformazioni a pressione costante. 
    6  La scala Kelvin per la temperatura. 
    7  Dagli esperimenti alla matematica. 
    8  L’equazione di stato dei gas. 
    9  La sintesi finale.
    Esercizi  (da 22 a 25)
26 Le macchine termiche 
    1  La conversione di energia meccanica in energia termica. 
    2  La conversione di energia termica in energia meccanica. 
    3  La macchina a vapore. 
    4  Il motore a quattro tempi. 
    5  Che cosa hanno in comune le macchine termiche. 
    6  Un modello astratto di macchina termica. 
    7  Il rendimento di una macchina termica. 
    8  Funzionare al contrario: il frigorifero. 
    9  Il moto perpetuo. 
    10 Le macchine termiche impossibili.
27 Le leggi della termodinamica 
    1  Che cosa è la termodinamica. 
    2  Il principio zero. 
    3  Il primo principio. 
    4  L’energia interna di un gas ideale. 
    5  Il lavoro compiuto da un gas ideale. 
    6  Il secondo principio – enunciato di Clausius. 
    7  Il secondo principio – enunciato di Kelvin. 
    8  Equivalenza dei due enunciati. 
    9  Lo zero assoluto ed il terzo principio.
28 L'entropia 
    1  Ancora sul secondo principio. 
    2  Che cosa significa "reversibile"? 
    3  Esistono fenomeni reversibili? 
    4  Cerchiamo di quantificare. 
    5  Entropia e secondo principio. 
    6  Il massimo rendimento di una macchina termica. 
    7  Entropia e disordine.
    Approfondimenti-1  L'espansione libera di un gas.  Contare configurazioni.  Configurazioni più numerose.  Perché l’approssimazione di Stirling funziona.
    Approfondimenti-2  Cicli termodinamici
    Esercizi  (da 26 a 28)
29 Onde, pendoli, molle 
    1  Onde: oscillazioni che si propagano. 
    2  Oscillazioni di un sistema massa - molla. 
    3  Grafici tempo - posizione e tempo - velocità. 
    4  Qual è il periodo di oscillazione? 
    5  Come si propaga l'oscillazione? 
    6  Ancora sul pendolo.
30 Caratteristiche generali delle onde 
    1  Lunghezza d'onda, periodo, velocità di propagazione. 
    2  Sovrapposizione e interferenza. 
    3  Interferenza in 2 e in 3 dimensioni. 
    4  Come si forma la figura di interferenza. 
    5  Giustifichiamo la formula. 
    6  La polarizzazione.
    Approfondimenti  La matematica della propagazione ondosa
31 Il suono 
    1  Che cos'è un'onda sonora? 
    2  La velocità del suono. 
    3  Onde stazionarie. 
    4  Strumenti a corda. 
    5  Strumenti a fiato. 
    6  Sovrapposizione di frequenze e timbro di uno strumento.
    Approfondimenti  Diapason e battimenti
32 La luce è fatta di onde 
    1  La luce: modello corpuscolare contro modello ondulatorio. 
    2  L'interferenza della luce. 
    3  La misura della lunghezza d'onda. 
    4  La polarizzazione della luce.
33 La luce è fatta di corpuscoli 
    1  La riflessione della luce. 
    2  Un principio di minimo. 
    3  La rifrazione della luce. 
    4  Gli specchi sferici. 
    5  Facciamo un po' di conti. 
    6  Le lenti. 
    7  Uno sguardo al futuro.
    Approfondimenti
    Esercizi  (da 29 a 33)
34 La carica elettrica 
    1  Le particelle elementari e la loro carica. 
    2  La struttura interna degli atomi. 
    3  Attrazione e repulsione tra cariche elettriche. 
    4  L'elettrizzazione di un corpo macroscopico. 
    5  Conduttori e isolanti. 
    6  Elettrizzazione per contatto e per induzione. 
    7  La conservazione della carica.
35 La forza elettrica 
    1  L'unità di misura della carica. 
    2  La forza di Coulomb. 
    3  La misura della costante di interazione. 
    4  Un altro modo di scrivere la formula. 
    5  Il principio di sovrapposizione. 
    6  Un confronto tra la forza gravitazionale e quella elettrica.
36 Il campo elettrico 
    1  La definizione del campo elettrico. 
    2  Un esempio numerico. 
    3  Immagini del campo gravitazionale. 
    4  Immagini del campo elettrico. 
    5  Dimostrazioni qualitative.
37 Il potenziale elettrico 
    1  Il potenziale gravitazionale. 
    2  L'energia potenziale elettrica. 
    3  Il potenziale elettrico. 
    4  Una nuovo nome per l'unità di misura del campo elettrico. 
    5  Come fare se il campo non è uniforme?
    Approfondimenti
38 La corrente elettrica 
    1  Un fulmine è come una scintilla. 
    2  Scintille con un condensatore. 
    3  La pila di Volta e le pile moderne. 
    4  Pile in serie e pile in parallelo. 
    5  L'intensità della corrente e l'ampère. 
    6  L'analogia idraulica. 
    7  La resistenza elettrica.
39 I circuiti elettrici 
    1  Il circuito elementare. 
    2  La legge di Ohm. 
    3  Utilizzatori in serie. 
    4  Utilizzatori in parallelo. 
    5  Un collegamento misto serie - parallelo. 
    6  Un esempio di calcolo.
    Esercizi  (da 34 a 39)
40 La direzione del campo magnetico 
    1  I magneti. 
    2  Correnti e campi magnetici. 
    3  Il campo di un solenoide. 
    4  Un filo immerso in un campo magnetico.
41 Intensita del campo magnetico 
    1  L'interazione tra fili paralleli. 
    2  Un confronto tra interazioni. 
    3  Definiamo l'intensità del campo magnetico. 
    4  Unità di misura di campo magnetico, corrente, carica. 
    5  Il campo magnetico di un filo e di un solenoide. 
    6  Forza di Lorentz e prodotto vettore. 
    7  Nasce un problema grave.
42 Induzione elettromagnetica 
    1  Gli esperimenti di Faraday. 
    2  Il flusso del campo magnetico. 
    3  La tensione indotta. 
    4  La legge di Faraday - Lenz. 
    5  Situazione diversa, stesse conseguenze. 
    6  L'alternatore e le correnti alternate.
43 Le equazioni di Maxwell 
    1  Il flusso di campo elettrico. 
    2  Flussi di campo attraverso superfici chiuse. 
    3  La circuitazione del campo elettrico. 
    4  Il flusso è un integrale di superficie, la circuitazione un integrale di linea. 
    5  La circuitazione del campo magnetico. 
    6  La sintesi di Maxwell. 
    7  Le equazioni di Maxwell.
    Approfondimenti  I condensatori
44 Le onde elettromagnetiche 
    1  Oscillazioni che si propagano. 
    2  La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche. 
    3  Come è fatta un'onda elettromagnetica. 
    4  In quale mezzo avviene la propagazione? 
    5  Lo spettro elettromagnetico
    Esercizi  (da 40 a 44)
45 Il tempo è relativo 
    1  Facciamo il punto della situazione. 
    2  Misurare la velocità della luce. 
    3  La svolta di Einstein. 
    4  Quanto dura un secondo?
46 Anche la distanza è relativa 
    1  Un mistero e la sua soluzione. 
    2  Altro mistero, altra soluzione. 
    3  Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze. 
    4  La legge di trasformazione delle velocità. 
    5  Distanze nello spazio-tempo. 
    6  L'intervallo spazio-temporale NON è relativo.
47 La meccanica quantistica 1 
    1  Veloce vs lento, piccolo vs grande. 
    2  Onde che si comportano come particelle. 
    3  Il trionfo dell'evidenza. 
    4  L'amore per la simmetria. 
    5  Una conferma strabiliante. 
    6  Oggetti quantistici. 
    7  Ancora sulla doppia fenditura.
48 La meccanica quantistica 2 
    1  Ancora sugli atomi di Democrito. 
    2  Il principio di indeterminazione. 
    3  Una teoria probabilistica. 
    4  Perché gli atomi sono stabili? 
    5  Particelle in scatola. 
    6  Niels Bohr raffina il modello. 
    7  Uno sguardo al formalismo. 
    8  Ancora particelle in scatola
    Approfondimenti (il teorema di Bell)  Questioni di metafisica sperimentale.  Un esperimento, la sua storia, il suo strano risultato.  Un'alternativa drammatica.  L'opzione 2 è falsa.
    Esercizi  (da 45 a 48)
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