• Blended Learning & Flipped Classroom

L’insegnamento di Fisica I ha lo scopo di: (i) introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione del metodo sperimentale, che costituisce un fondamentale strumento di indagine non solo in Fisica, ma in ogni disciplina scientifica; (ii) insegnare gli elementi fondamentali della Meccanica, della Termodinamica e della Fisica delle Onde Elastiche, mostrando l’universalità delle leggi della Fisica e la loro applicazione nell’interpretazione dei fenomeni naturali; (iii) insegnare allo studente come esprimere in forma quantitativa, trattabile con adeguato formalismo matematico, le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico, evidenziando la generalità del fenomeno e le ricadute in differenti ambiti scientifici; (iv) sviluppare nello studente la capacità di studio autonomo e analisi critica di semplici fenomeni fisici, per mezzo di tecniche di didattica innovativa (blended learning) che si avvalgono di risorse online e discussione in aula.

DdD 1: conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• conosce le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari negli ambiti della Meccanica, della Termodinamica e dei Moti Ondulatori, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale;
• conosce i principi fisici alla base dei fenomeni menzionati, le leggi sperimentali che li descrivono ed i limiti di tali descrizioni;
• comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e la loro rappresentazione mediante formalismo matematico.

DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• è capace di determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti della Meccanica, Termodinamica e Fisica delle Onde Elastiche, ponendo attenzione al loro carattere scalare o vettoriale, alle dimensioni fisiche e alle relative unità di misura;
• è in grado di identificare le leggi fisiche adeguate alla descrizione quantitativa di un fenomeno, ponendo attenzione ai limiti di validità del modello utilizzato;
• è in grado di determinare l’evoluzione del fenomeno fisico su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico.

Meccanica

1. Cinematica e dinamica del punto: grandezze fisiche e unità di misura in meccanica, sistemi di riferimento, posizione, velocità e accelerazione, leggi della dinamica newtoniana, reazioni vincolari, attriti, moti relativi e forze apparenti.
2. Lavoro ed energia: lavoro di una forza, potenza, energia cinetica, energia potenziale, forze conservative e non conservative, conservazione dell’energia meccanica.
3. Campo gravitazionale: forze centrali, leggi di Keplero e moto dei pianeti, interazione gravitazionale, energia potenziale gravitazionale, massa inerziale e gravitazionale.
4. Moti oscillatori: oscillatore armonico semplice, pendolo, conservazione dell’energia per il moto armonico, oscillazioni smorzate, oscillazioni forzate con forzante sinusoidale, risonanza, armoniche fondamentali e superiori.
5. Elementi di dinamica dei sistemi di punti e dei corpi rigidi: moto di sistemi di particelle, centro di massa, quantità di moto e sua conservazione, urti elastici e anelastici, momento di una forza, momento angolare e sua conservazione, momento di inerzia, statica e dinamica deil corpo rigido, fenomeni elastici in continui deformabili.

Termodinamica

6. Temperatura, calore e lavoro: sistemi e variabili termodinamiche, trasformazioni dei gas perfetti, lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche, calore specifico e calore latente, teoria cinetica dei gas, dinamica di una perturbazione di pressione, compressibilità di un gas.
7. Principi della termodinamica: energia interna e primo principio, macchine termiche e rendimento, ciclo di Carnot, secondo principio, temperatura termodinamica, entropia. 

Onde elastiche

8. Moti ondulatori: propagazione per onde, equazione differenziale delle onde in una dimensione, onde longitudinali in mezzi continui (gas ideale, sbarra solida, onde sismiche), principio di sovrapposizione delle onde, battimenti, onde stazionarie.
9. Studio di semplici moti ondulatori: avvalendosi di applicazioni a casi reali, con esempi numerici e simulazioni al computer.

L’insegnamento fa uso delle nozioni di base e del formalismo matematico sviluppato nell’insegnamento di Analisi Matematica e Geometria.

La verifica della preparazione avviene mediante esame che potrà essere sostenuto in uno degli appelli stabiliti dal calendario di Scuola.

L'esame consiste in una prova scritta e, su richiesta del docente (nel caso di voto nello scritto compreso tra 16 e 19) o dello studente (nel caso di voto superiore a 19), in una prova orale. La prova scritta è selettiva: se non viene superata con un punteggio sufficiente (16) lo studente non supera l’esame. L'esame si considera superato qualora il voto dello scritto e dell'eventuale orale totalizzino un valore maggiore o uguale a 18. 

La prova scritta consiste nella soluzione di quattro quesiti, che possono avere sia carattere numerico che teorico, volti ad accertare:

• la comprensione dei principi fisici alla base dei fenomeni naturali negli ambiti della Meccanica, della Termodinamica e della Fisica delle Onde Elastiche; la comprensione delle leggi sperimentali che li descrivono e dei limiti di tali descrizioni;
• la capacità nel determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti menzionati, nel ricavare le relazioni tra di esse e nel porre attenzione all’analisi dimensionale delle relazioni ottenute, alla natura scalare o vettoriale delle grandezze coinvolte ed ai limiti di validità del modello utilizzato;
• la capacità nel determinare l’evoluzione del fenomeno su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico;
• la capacità di ragionamento critico di fronte ad un problema di carattere fisico e la capacità di organizzarne la soluzione in modo lineare, logico ed efficace.

L’eventuale prova orale inizia dalla discussione della prova scritta e mira all’accertamento del grado di comprensione degli argomenti previsti dal programma completo dell’insegnamento. L’esito della prova orale può essere sia migliorativo che peggiorativo rispetto all’esito della prova scritta.

Sono inoltre previste due prove in itinere scritte; l’accesso alla seconda prova in itinere è consentito solo avendo conseguito nella prima prova un voto sufficiente (16). Qualora lo studente non avesse sostenuto entrambe le prove con voto sufficiente (16 in entrambe), oppure non avesse partecipato a una o entrambe, potrà sostenere l'esame negli appelli stabiliti dal calendario di Scuola.

L’esito complessivo delle prove viene determinato come media dei voti conseguiti nelle due prove, pesata sul numero di crediti corrispondenti agli argomenti oggetto di valutazione in ciascuna prova.

Qualora l’insieme delle due prove e l'eventuale orale (in base alle stesse regole degli appelli: su richiesta del docente nel caso di media delle due prove compresa tra 16 e 19, su richiesta dello studente nel caso di media superiore a 19) totalizzino una valutazione maggiore o uguale a 18, lo studente ottiene l’esonero dai successivi appelli d’esame e la facoltà di registrare il voto così conseguito. 

Nel caso di rifiuto del voto conseguito nelle prove in itinere oppure del non raggiungimento di un voto complessivo sufficiente, lo studente dovrà sostenere l’esame in uno dei successivi appelli ordinari. In tal caso gli esiti, anche parziali, delle prove in itinere precedentemente sostenute non saranno in alcun modo considerati ai fini della valutazione dello studente.

Libro di teoria

Libro di teoria (non include le onde elastiche)

Eserciziario

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