Atomismo moderno e antico

Verifica interdisciplinare

Secondo il modello di Bohr, un elettrone di carica e- percorre un’orbita circolare, di raggio r, attorno a un nucleo di carica +Ze.

1. Calcola la forza attrattiva centripeta che vincola l’elettrone sull’orbita circolare:

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2. Il modello di Bohr, secondo la fisica classica, non è accettabile per un motivo fondamentale espresso da una tra le frasi seguenti:

a) le orbite non possono essere circolari, ma solo ellittiche;

b) un elettrone in movimento circolare perde energia e cade sul nucleo;

c) il modello di Bohr non tiene conto della forza gravitazionale;

d) l’elettrone perde energia a causa dell’attrito e cade sul nucleo.

3. Niels Bohr propose il suo modello atomico nel 1911, superando il modello di J.J. Thomson che aveva, fino a quel momento, dominato la scena delle teorie atomiche; quale delle seguenti frasi descrive meglio, in modo sintetico la teoria atomica di Thomson?

a) gli elettroni formano una nube sferica attorno al nucleo;

b) gli elettroni sono concentrati in un nucleo negativo;

c) gli elettroni negativi sono immersi in un fluido elettricamente positivo;

d) gli elettroni sono concentrati in una nube sferica che ruota attorno al nucleo.

4. Niels Bohr, elaborando il suo modello planetario dell’atomo, oltre a fornire un contributo molto importante alla spiegazione della struttura della materia, si proponeva di spiegare il fenomeno delle righe spettrali; sintetizza la spiegazione consentita dal modello di Bohr facendo riferimento ai concetti di orbita stazionaria e di salto quantico (max 200 parole).

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Leggi il seguente passo (con traduzione) del poema De rerum natura di Lucrezio.

Traduzione

Osserva ogni volta che un raggio di sole s’introduce spandendo il suo fascio di luce nell’oscurità delle nostre dimore: vedrai una moltitudine di corpi minuti mescolarsi in mille maniere nel fascio dei raggi di luce e, come impegnati in una lotta interna, darsi a combattimenti, battaglie, guerreggiare in squadroni, senza prendere tregua, agitati da incontri e da separazioni innumerevoli: ti potrai subito figurare che cos’è l’eterna agitazione dei corpi primi nel vuoto immenso; pure, un piccolo fatto può fornirci un modello dei più grandi e metterci sulla traccia della loro comprensione. Un’altra ragione per osservare con più attenzione questi corpi che vedi agitarsi in disordine nei raggi del sole, è che tali agitazioni ci rivelano i movimenti segreti, invisibili, dissimulati al fondo della materia. Spesso vedrai molti di questi granellini di polvere, sotto l’impulso di urti invisibili, cambiare strada e respinti invertire la marcia, qui, là, dappertutto, in ogni direzione. Questa marcia errabonda proviene tutta dagli atomi. I princìpi sono i primi a muoversi, poi i più piccoli dei corpi composti, ma per la loro forza i più prossimi agli atomi, sotto gli urti invisibili di questi, si muovono mettendosi in marcia; a loro volta ne spostano dun poco più grandi. Dagli atomi il movimento si eleva giungendo a poco a poco fino a nostri sensi, e finisce per raggiungere quelle particelle che percepiamo nei raggi del sole: ma anche allora gli urti che lo producono re stano per noi invisibili.

Il passo di Lucrezio, descrive una osservazione che, pur fondandosi su condizioni osservative e su principi molto diversi da quelli della fisica moderna, utilizza una impostazione metodologica non molto lontana da quella che ha consentito la soluzione del problema del moto browniano.

5. Sintetizza l’argomento utilizzato da Lucrezio per dedurre dall’osservazione l’esistenza degli atomi (max 150 parole):

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6. Quale tra le frasi seguenti ti sembra descrivere in modo più preciso la differenza fondamentale tra le osservazioni di Lucrezio e la moderna teoria del moto browniano?

a) Lucrezio, contrariamente ai fisici moderni, ritiene che i corpuscoli in movimento sia dotati di una forza vitale che li muove senza sosta;

b) Lucrezio non fa accenno, contrariamente ai fisici moderni, al carattere casuale ed errabondo dei moti osservati;

c) la teoria degli atomisti antichi era puramente qualitativa e, pertanto, incapace di previsioni statistiche esatte sulle caratteristiche del moto;

d) Lucrezio attribuisce il moto del pulviscolo a interazioni elettrostatiche.

7. Quali vocaboli vengono usati da Lucrezio per indicare gli atomi?