Avvio alla Fisica (per le scuole superiori)
(a cura di Fabrizio Vannucci)  

  (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  Cè 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 (e la velocità della luce). 
    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 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 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 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 falsa.
    Esercizi  (da 45 a 48)