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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 094847 - FONDAMENTI DI MECCANICA TEORICA ED APPLICATA
Docente Tomasini Gisella Marita
Cfu 8.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - BV (352) INGEGNERIA ENERGETICAENNAM094847 - FONDAMENTI DI MECCANICA TEORICA ED APPLICATA
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (349) INGEGNERIA ELETTRICA*AZZZZ089088 - MECCANICA APPLICATA E DISEGNO

Obiettivi dell'insegnamento

Il principale obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire i metodi e gli strumenti necessari ad affrontare, formalizzare e risolvere i più importanti problemi ingegneristici relativi alla cinematica e alla dinamica di una macchina e, più in generale, di un sistema di corpi rigidi in moto piano.

Più in particolare gli obiettivi dell’insegnamento riguardano:

  • strumenti e metodi per costruire un modello matematico di un sistema meccanico piano o di una macchina atto a rappresentarne il comportamento dal punto di vista cinematico e dinamico e valutare il legame tra moto e azioni applicate al sistema
  • le conoscenze necessarie per la comprensione del funzionamento di una macchina (o di un sistema meccanico piano in generale), e dei loro principali componenti, con particolare riferimento ai dispositivi e organi per la trasmissione e la trasformazione del moto, le fasi di avviamento e di arresto
  • i procedimenti per valutare una macchina o un sistema meccanico dal punto di vista prestazionale
  • criteri in base a quali selezionare il motore e gli organi di una macchina in relazione al loro campo di funzionamento
  • conoscenze di base per effettuare l’analisi di fenomeni vibratori nei sistemi meccanici

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • conosce le metodologie ed i principi per descrivere in termini matematici la cinematica e la dinamica di un sistema meccanico in moto piano e di una macchina
  • comprende e conosce le modalità di funzionamento di una macchina e di un sistema meccanico in moto piano
  • conosce la modalità di funzionamento dei principali organi delle macchine
  • conosce gli aspetti di base delle vibrazioni
  • apprende le modalità di descrizione e rappresentazione anche mediante metodi grafici del comportamento dei sistemi meccanici

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • è in grado di effettuare analisi cinematiche e dinamiche di semplici sistemi meccanici nel piano e delle macchine più comuni
  • è in grado di comprendere e descrivere il funzionamento di una macchina o di un sistema meccanico dal punto di vista cinematico e dinamico, anche in considerazione dei fenomeni vibratori
  • sa calcolare il movimento e le azioni dinamiche agenti su un sistema meccanico in moto piano generale e in una macchina
  • è in grado di rappresentare le prestazioni ed il movimento di una macchina e di un sistema meccanico piano anche mediante rappresentazioni grafiche
  • con riguardo ad una macchina, è in grado di effettuare la scelta del motore e degli organi di trasmissione
  • è in grado di affrontare ed analizzare problemi di base nell'ambito delle vibrazioni in un sistema meccanico.
  • sa comunicare efficacemente i risultati dell’analisi prestazionale svolta su un sistema meccanico

Argomenti trattati

Argomento 1: Cinematica del corpo rigido

Richiami di cinematica del punto. Spostamento, velocità ed accelerazione di un corpo rigido. I vincoli più comuni e la loro caratterizzazione cinematica (cerniera, appoggio, puro rotolamento...). Gradi di libertà e coordinate libere. Il metodo dei numeri complessi per l’analisi cinematica di sistemi piani. Il teorema dei moti relativi.

Argomento 2: Cinematica dei sistemi di corpi rigidi

Catene cinematiche aperte e chiuse, equazione di chiusura, cinematica del manovellismo ordinario centrato, approssimazioni del primo e secondo ordine, altri esempi di cinematica di catene meccaniche aperte e chiuse.

Argomento 3: Dinamica del corpo rigido

Richiami di nozioni fondamentali di dinamica del punto materiale - vincoli e reazioni vincolari - Baricentro di un corpo e sue proprietà - Momento di inerzia rispetto ad un asse, esempi notevoli (asta, corona circolare) - Equazione di D’Alembert per il corpo rigido e nozione di forza d’inerzia, sistemi equipollenti di forze e loro riduzione – Cinetostatica e dinamica dei sistemi meccanici piani.

Argomento 4: Elementi di Meccanica Analitica

Lavoro virtuale e principio dei lavori virtuali - Equazione di bilancio delle potenze. Il teorema dell'energia cinetica. Campi di forze conservativi ed energia potenziale, teorema di conservazione dell’energia meccanica totale.

Argomento 5: Azioni mutue nei sistemi meccanici

Il contatto tra solidi, attrito statico, dinamico, contatto di rotolamento e perdite per rotolamento, cenni al contatto elastico tra corpi in rotolamento – Azioni esercitate da un fluido su un solido, azioni fluidodinamiche in condizioni stazionarie.

Argomento 6: Dinamica della macchina

Schema generale della macchina, caratteristica meccanica del motore e dell’utilizzatore, la trasmissione, moto diretto e retrogrado, nozione di rendimento – Dinamica della macchina a regime e in moto vario – Esempi applicativi (veicolo, impianto di sollevamento) – Dinamica della macchina alternativa, equilibramento delle forze di inerzia (cenni).

Argomento 7: Organi di macchine

Sistemi per la trasmissione del moto, trasmissioni ad ingranaggi, a cinghia, a catena, treni di ingranaggi (cenni).

Argomento 8: Vibrazioni di sistemi a un grado di libertà

Scrittura della equazione di moto per un sistema vibrante a un grado di libertà (1gdl). Moto libero, frequenza propria e fattore di smorzamento. Moto forzato, forzante armonica, risposta in frequenza del sistema vibrante 1gdl. Trattazione elementare dell'isolamento delle vibrazioni.


Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze nell'ambito dell'analisi matematica e della geometria, con particolare riferimento ad operazioni sui numeri complessi, calcolo differenziale e integrale, equazioni differenziali lineari e algebra delle matrici. Sono necessarie le conoscenze della meccanica del punto e del corpo rigido impartite nel corso di fisica sperimentale. E' inoltre richiesto di avere padronanza nell'interpretazione del disegno tecnico.


Modalità di valutazione

Il corso è articolato su una serie di lezioni e di esercitazioni applicative, connesse agli argomenti delle lezioni, volte a consolidare le conoscenze ed i metodi appresi a lezione, in base anche ad esempi introduttivi per lo svolgimento della prova scritta.

L'esame è composto da una prova scritta e una prova orale. Nella prova scritta vengono proposti due problemi inerenti la cinematica e la dinamica dei sistemi meccanici e delle macchine.

Scopo della prova scritta è di verificare le capacità di applicare conoscenze dei metodi di analisi cinematica e dinamica a un sistema meccanico o una macchina.

L'accesso alla prova orale è condizionato al superamento della prova scritta. La prova orale può essere sostenuta anche in un appello successivo a quello in cui è stata superata la prova scritta, ma rimanendo sempre all'interno della medesima sessione d'esame.

La prova orale consiste nel rispondere a domande, in forma aperta, che vertono su tutti gli argomenti trattati nel corso, corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione sintetica e completa. In funzione di specifiche esigenze organizzative sarà richiesto di svolgere la prova orale rispondendo alle domande componendo un elaborato scritto, oggetto di discussone con il docente.

Scopo della prova orale è di verificare le conoscenze alla base dello studio dei sistemi meccanici piani e delle macchine, e delle applicazioni trattate nel corso, valutando sia la comprensione dei fenomeni fisici sia la loro implementazione matematica (dimostrazione). Nell’ambito della prova orale si verifica anche la capacità di trasmettere i risultati dell’analisi svolta sia in termini matematici sia con rappresentazioni grafiche.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaNicolò Bachschmid, Stefano Bruni, Andrea Collina, Bruno Pizzigoni, Ferruccio Resta, Alberto Zasso, Fondamenti di meccanica teorica e applicata 2/ed, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2010, ISBN: 9788838665097
Risorsa bibliografica facoltativaTemi d'esame degli anni precedenti su BEEP
Risorsa bibliografica facoltativaK. J. Waldron, G. L. Kinzel, Kinematics, Dynamics, and Design of Machinery, , Editore: Wiley & Sons
Note:

Testo alternativo in lingua inglese


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
48:00
72:00
Esercitazione
32:00
48:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 80:00 120:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
20/01/2020