campo gravitazionale e campo elettrico: analogie e differenze

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Lezione di fisica in power point, sul campo gravitazionale ed elettrico, ne mostra le analogie e le differenze

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  • 1.
    • campogravitazionale
  • e
  • campoelettrico
  • ( analogieedifferenze )

2. PRESENTAZIONE DELLA LEZIONE REALIZZAZIONE 3.

  • Collocazione curriculare : classe terza di un liceo scientifico ad indirizzo PNI
  • Collocazione temporale : modulo 2 dellunit didattica forze e campi
  • Prerequisiti :, definizione di scalare e di vettore,operazioni tra vettori, definizione di
  • campo scalare e campo vettoriale, seconda legge della dinamica ,forza
  • gravitazionale, forza di Coulomb, energia potenziale gravitazionale,
  • energia potenziale elettrica.
  • Obiettivi
      • cognitivi(sapere):definire cos un campo gravitazionale e cos un campo
  • elettrico, conosce le analogie e le differenze tra i due.
      • operativi(saperfare):sa rappresentare campo gravitazionale e campo elettrico
  • per mezzo di linee di flusso, sa calcolare lintensit del
  • campo gravitazionale e delcampo elettrico in un punto.

4. CONTENUTI Definizione di campo Campo gravitazionale Campo elettrico Linee di flusso Analogie e differenze Laboratorio Modelli atomici 5.

  • CAMPO
  • Perturbazionegenerata da una massa o da una carica elettrica qualsiasi nello spazio circostante, che provoca forze gravitazionali o elettriche su eventuali altre masse o altre cariche presenti in quella regione di spazio

6. Il caso pi comune quello delcampo gravitazionale terrestrema il concetto dicampoha carattere generale e lo troveremo ogni qualvolta si parler diforze che agiscono a distanza ,come anche nel caso delleforze elettriche. COULOMB (1785) NEWTON(1687) 7. Campo gravitazionale In un dato punto dello spazio il vettore campo gravitazionale esprime la forza gravitazionale alla quale soggetta la massa unitaria posta nel punto considerato . Per una massa puntiforme o a simmetria sferica: m0 = massa di provaestremamente piccola rispetto a M (per non perturbarne il campo) M = massa che genera il campo r = distanza dalla massa M (centro ) a cui calcolo il campo In prossimit della terra 8.

  • Cosa accade se cambiamo pianeta?

Sulla Luna lintensit del campo gravitazionale e circa 1/6 del campo gravitazionale terrestre Su Marte E sulla Terra? 9. Il valore dell'accelerazione di gravit aumenta con la latitudine: maggiore ai poli che allequatore Perch?

  • Rotazione della Terra
  • Forma della Terra

10.

  • Campo elettrostatico

Per una carica puntiforme o a simmetria sferica q0= carica di provaestremamente piccola rispetto a Q (per non perturbarne il campo) Q= carica che genera il campo r= distanza dalla carica Q(centro) a cui calcolo il campo 11.

  • RAPPRESENTAZIONE DEL CAMPO
  • Linee dotate di verso e tali che in ogni loro punto la direzione e il verso del campo coincidono con la direzione e il verso della tangente orientata nel punto considerato . Linee di forza

12. Linee di flusso del campo gravitazionale Linee di flusso del campo elettrico Analogie e differenze 13.

  • Campo gravitazionaledella Terra
  • Linee di forza di un
  • campo prodotto da
  • un puntomateriale
  • o da una sfera
  • omogenea

g 14. Campo gravitazionale Campo elettrostatico Sorgente Le masse Le cariche elettriche Azione Sempre attrattiva Attrattiva o repulsiva Costante di proporzionalit G una costante universale estremamente piccola K dipende dal materiale. E estremamente grande Principio di sovrapposizione degli effetti SI SI Forze agenti a distanza SI SI 15. Il campo di gravitazione totale generato dalla terra e dalla luna E una somma di vettori ! 16. Modelli atomici 1890 Atomo di THOMSON 1911 Atomo di RUTHERFORD 1913 Atomo di BOHR Teoria moderna 17. Esistenza di cariche negativeallinterno dellatomo Latomo una sfera massiccia di raggio 10 -10m, carica positivamente in modo uniforme, in cui sono immerse cariche negative in numero tale da neutralizzare la carica complessiva ILMODELLOATOMICODITHOMSON 18. ILMODELLODIRUTHERFORD(1911) Ipotizz che latomo fosse costituito comeun microscopico sistema solare, in cui gli elettroni, simili a pianeti, ruotassero attorno ad unamassa positivapi tardi chiamatanucleo . 19. Latomo di Bohr

  • Bohr(1913) propone i due postulati:
  • Gli elettroni possonoruotare attorno al nucleo, masolosu alcune orbite ben determinate ( orbite quantizzate ), sulle qualinon emettono energia .
  • Gli elettroni, invece, possono assorbire o emettere energia, sotto forma di unfotone , solo passando da unorbitastazionariaad unaltra. Tale energia deve essere uguale alla differenza di energia tra le due orbite quantizzate.
  • h =(Ef Ei)
  • Il segno + vale se Ef>Ei, il segno- nel caso opposto .

20. Se riteniamo che un elettrone ruoti attorno al nucleo di idrogeno1) su unorbita circolare, la sua energia potenziale : Poich dalle leggi della dinamica2) la sua energia cinetica :3) e la sua energia totale :4) Dalla relazione di quantizzazione dellaquantit di moto5) Breve trattazione matematica dellatomo di Bohr 21. sostituendo nella 3)la velocit si ha: n =1,2,.. Per n = 1, si ha: prende il nome di raggio di Bohr e corrisponderebbe al raggio dellorbita pi interna dellatomo di Idrogeno. Lenergia diventa 22.

  • LA TEORIA MODERNA
  • Laformula matematicatrovata da Bohr per i valori di energia degli stati quantici coincide con quella utilizzata dal pi recente modello che descrive lelettrone come densit di probabilit.
  • Alle orbite di Bohr si sono sostituiti gliorbitali

Il termine orbitali indica regioni dello spazio intorno al nucleo, nelle quali possibile trovare l'elettrone. 23. Una particella in moto si pu descrivere come unonda di materia, avente lunghezza dondaPer descrivere londa di materia si utilizza la funzione dondaChe si trova come soluzione di una equazione di non facile soluzione . 24. Per una particella di massa m ed energia totale costante E in moto in direzione di x, in una regione che le conferisce una certa E potenziale, lequazione da risolvere ha la forma Nel caso dellelettrone bisogna considerare una equazione per il caso tridimensionale 25. La funzione donda non ha significato fisico, a noi interessa la normalizzata Londa di materia unonda di probabilit nel senso che se si inserisce un rivelatore di particelle nellonda, la probabilit diRivelare una particella in un dato intervallo di tempo proporzionale aDetta densit di probabilit. Gli orbitali corrispondono alle funzioni donda degli elettroni,rappresentano distribuzioni di probabilit. 26. Le energie associate ad ogni stato dellatomo sono caratterizzate dal solo numero quantico n, non cos per lefunzioni dondache descrivono questi stati,che richiedono tre numeri quantici l il numero quantico secondario m l ilnumero quantico magnetico n il numero quantico principale forma orientazione distanza dal nucleo 27. I numeri quantici sono utili per identificare gli stati di tutti i singoli elettroni che compongono un atomo m s il numero quantico magnetico dispinTutti gli stati con lo stesso valore di n formano uno strato. Tutti gli stati con gli stessi valori di n e l formano un sottostrato Tutti gli stati di un sottostrato hanno la stessa energia In un sottostrato ci sono2(2l+1)stati. 28. Con lo scopo di dare un nome ai sottostrati, i valori di l sono rappresentati da lettere: Utilizzando laufbau possiamo trovare la configurazioneelettronica degli atomi, che deve rispettare il principio di minimaenergia e quello di esclusione di Pauli 29. 30. 31. FINE