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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
Insegnamento 053390 - FISICA SPERIMENTALE I E II
  • 053388 - FISICA SPERIMENTALE I
Docente Gatti Davide
Cfu 8.00 Tipo insegnamento Modulo Di Corso Strutturato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing - Civ (1 liv.)(ord. 270) - LC (306) INGEGNERIA CIVILE PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO*AZZZZ053390 - FISICA SPERIMENTALE I E II
Ing - Civ (1 liv.)(ord. 270) - LC (343) INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE*AZZZZ097266 - FISICA I E FISICA IIB

Obiettivi dell'insegnamento

L’insegnamento di Fondamenti di Fisica Sperimentale 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 e della Termodinamica classica, 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.


Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione:

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

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

Lo studente è capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:

  • determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti della Meccanica e della Termodinamica, ponendo attenzione al loro carattere scalare o vettoriale, alle dimensioni fisiche e alle relative unità di misura;
  • identificare le leggi fisiche adeguate alla descrizione quantitativa di un fenomeno, ponendo attenzione ai limiti di validità del modello utilizzato;
  • 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

Argomenti trattati
    • Introduzione

    Vettori e calcolo vettoriale: definizione di vettore e versore, scomposizione, rappresentazione cartesiana, somma, differenza, prodotti, momento e derivata. Grandezze fisiche e Sistema Internazionale.

    • Meccanica

    CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE. Punto materiale e sistemi di riferimento. Equazioni parametriche del moto, traiettoria, ascissa curvilinea e legge oraria. Vettori posizione, velocità, accelerazione. Moti unidimensionali: moto uniforme e uniformemente accelerato. Cinematica dei moti piani: rappresentazione cartesiana; decomposizione intrinseca di velocità e accelerazione. Analisi del moto rettilineo, parabolico, circolare e del moto armonico.

    DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE. Principi di Newton, massa inerziale e forza. Principio di sovrapposizione degli effetti. Quantità di moto e impulso. Condizione di equilibrio statico. Esempi di forze e studio del moto: forza gravitazionale, peso, di attrito, elastica, tensione delle funi. Applicazioni dei principi della dinamica: moto di un corpo su un piano inclinato scabro.Moto armonico. Dinamica dei moti circolari. Esempi: pendolo classico e pendolo conico. Definizione di quantità̀ di moto e di impulso di una forza. Teorema dell'impulso.  Momento di una forza.

    CINEMATICA E DINAMICA DEI MOTI RELATIVI. Leggi di trasformazione di velocità e accelerazione. Forze apparenti. Esempi.

    LAVORO ED ENERGIA. Definizione di lavoro e potenza di una forza. Definizione di energia cinetica. Teorema delle forze vive. Campi di forze conservativi. Esempi di forze conservative: forza peso, forza elastica. Energia potenziale. Teorema dell'energia meccanica e principio di conservazione dell'energia meccanica. Esempio di forza non conservativa: forza d'attrito. Calcolo del lavoro della forza d'attrito. Energia potenziale e stabilità dell’equilibrio.

    DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI: equazioni cardinali, centro di massa, forze impulsive, urti, leggi di conservazione. Definizione di centro di massa. Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi e conservazione della quantità̀ di moto. Urti elastici ed anelastici e forze impulsive. Moto del centro di massa. Momento angolare. Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi. Cenni di meccanica del corpo rigido.

    CAMPO GRAVITAZIONALE. Legge di gravitazione universale e leggi di Keplero. Moto di un punto in un campo di forze centrali, velocità areolare, energia totale. Velocità di fuga.

    • Termodinamica

    Definizione di sistema termodinamico e di coordinate termodinamiche. Equilibrio termico, principio zero e temperatura. Trasformazioni termodinamiche.

    PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA. Lavoro, calore ed energia interna. Macchine termiche e frigorifere. Termometria. Capacità termica, calore specifico e calore latente. Relazione di Mayer. Gas ideali: legge di Boyle e leggi di Gay-Lussac. Numero di Avogadro, mole, volume molare. Equazione di stato dei gas perfetti.Trasformazioni cicliche: ciclo di Carnot, ciclo Stirling, ciclo frigorifero.

    SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA, enunciati di Kelvin-Planck e Clausius. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Macchina e teorema di Carnot. Rendimento e temperatura termodinamica assoluta. Teorema di Clausius. Entropia e integrale di Clausius, principio di accrescimento dell’entropia, esempi. Cenni di teoria cinetica dei gas perfetti: modello, interpretazione di pressione e temperatura, energia interna e calori molari.


Prerequisiti

L’insegnamento fa uso del formalismo matematico sviluppato nell’insegnamento di Analisi e Geometria 1.


Modalità di valutazione

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

Ad ogni appello si svolgono due prove scritte in sequenza, una per Fisica Sperimentale I e una per Fisica Sperimentale IIA, della durata di 1 ora e 45 minuti ciascuna, con quesiti sia sulla parte di teoria che di esercizi. Chi ha superato entrambe le prove scritte con un voto maggiore o uguale a 18/30, deve sostenere un esame orale per superare l'intero esame. È possibile svolgere le due prove scritte e l'orale nello stesso appello, oppure in diversi appelli

La prova scritta di Fisica Sperimentale I consiste nella soluzione di tre quesiti volti ad accertare:

  • la comprensione dei principi fisici alla base dei fenomeni naturali negli ambiti della Meccanica e della Termodinamica; 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.

La prova orale 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’esito complessivo delle prove viene determinato come media dei voti conseguiti nelle due prove qualora in ognuna delle due prove si sia conseguita una valutazione maggiore o uguale di 15/30. Nel caso in cui l’insieme delle due prove abbia valutazione sufficiente, lo studente dovrà sostenere una prova orale secondo le modalità già indicate.

Nel caso in cui la prima prova non venga superata (Valutazione inferiore a 15/30), si è comunque ammessi alla seconda prova in itinere con la possibilità di recuperare anche la prima parte.

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.

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaFocardi Sergio; Massa Ignazio G.; Uguzzoni Arnaldo, Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica, Editore: Casa Editrice Ambrosiana
Note:

Testo consigliato, ma non obbligatorio. Si contatti il docente nel caso si sia in possesso di un altro testo di meccanica e termodinamica.

Risorsa bibliografica facoltativaMencuccini, Corrado;Silvestrini, Vittorio, Fisica : meccanica e termodinamica : con esempi ed esercizi, Editore: CEA, Anno edizione: 2016, ISBN: 9788808186492
Note:

Testo consigliato, ma non obbligatorio. Si contatti il docente nel caso si sia in possesso di un altro testo di meccanica e termodinamica.


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 materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese

Note Docente
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
06/04/2020