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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 091104 - FISICA SPERIMENTALE
Docente Calloni Alberto
Cfu 10.00 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 (394) INGEGNERIA GESTIONALE*ACI091104 - FISICA SPERIMENTALE

Obiettivi dell'insegnamento

L’insegnamento si inserisce all’interno del percorso degli studi perseguendo alcuni degli obiettivi generali di apprendimento dichiarati. In particolare, l’insegnamento contribuisce allo sviluppo delle capacità di comprendere i principi scientifici ed ingegneristici fondamentali.

Nello specifico, l'insegnamento ha lo scopo di:

(i) introdurre lo studente allo studio e 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, 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

Con riferimento allo sviluppo delle capacità di comprendere i principi scientifici e ingegneristici fondamentali:

  • 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 avere compreso a fondo le leggi sperimentali che li descrivono e 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.

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 e analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico.

Argomenti trattati

1. - INTRODUZIONE ALLO STUDIO DELLA FISICA

1.1. Il metodo sperimentale
1.2. Grandezze fisiche e loro misurazione
1.3. I vettori

2. - CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE

2.1. Sistemi di riferimento
2.2. Cinematica scalare
2.3. Moti uniformi e uniformemente accelerati
2.4. Vettori posizione, velocità ed accelerazione
2.5. Componenti normale e tangenziale dell’accelerazione
2.6. Moti rettilinei, circolari e moto parabolico
2.7. Il problema inverso della cinematica
2.8. Leggi di trasformazione per sistemi di riferimento in moto relativo

3. - DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE

3.1. Principi della dinamica newtoniana
3.2. La forza peso
3.3. Reazioni vincolari e attrito
3.4. Moto lungo piano inclinato
3.5. Funi e carrucole
3.6. La forza elastica
3.7. Oscillatore armonico e moto del pendolo
3.8. Forze dipendenti dalla velocità: l’attrito viscoso
3.9. Forze centrali e loro proprietà
3.10. Dinamica nei sistemi non inerziali

4. - LAVORO ED ENERGIA

4.1. Lavoro di una forza
4.2. Energia cinetica e teorema delle forze vive
4.3. Forze conservative ed energia potenziale
4.4. Conservazione dell'energia meccanica

5. - SISTEMI DI PARTICELLE

5.1. Sistemi di particelle: il centro di massa
5.2. I equazione Cardinale della dinamica: moto del centro di massa
5.3. Conservazione della quantità di moto del sistema
5.4. II equazione Cardinale della dinamica: il momento angolare
5.5. Conservazione del momento angolare
5.6. Moto rispetto al centro di massa: i teoremi di Koenig
5.7. Fenomeni d’urto e impulso di una forza

6. - IL CORPO RIGIDO

6.1. Definizione di corpo rigido: la densità
6.2. Cinematica del corpo rigido
6.3. Moto di rotazione attorno a un asse fisso: il momento d’inerzia
6.4. Moto di puro rotolamento
6.5. Lavoro ed energia per un corpo rigido

7. - CENNI DI STATICA DEI FLUIDI

8. - INTRODUZIONE ALLA TERMODINAMICA

8.1. Sistemi e coordinate termodinamiche
8.2. Equilibrio termodinamico: le variabili di stato
8.3. Trasformazioni termodinamiche.
8.4. Reversibilità e irreversibilità delle trasformazioni termodinamiche
8.5. Equilibrio termico: il Principio Zero della termodinamica
8.6. La temperatura

9. – CALORIMETRIA

9.1. Interazione termica: il calore
9.2. Capacità termica e calore specifico
9.3. Temperatura d’equilibrio
9.4. I serbatoi di calore
9.5. Transizioni di fase: il calore latente
9.6. La mole e il calore molare

10. – PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

10.1. Lavoro adiabatico ed energia interna di un sistema termodinamico
10.2. Equivalenza calore/lavoro
10.3. Il Primo Principio della termodinamica
10.4. Macchine termiche e macchine frigorifere: il rendimento

11. - I GAS PERFETTI

11.1. Definizione di gas perfetto
11.2. Equazione di stato di un gas perfetto
11.3. Esperienza di Joule: l’energia interna di un gas perfetto
11.4. Lavoro di un gas perfetto
11.5. Calore molare di un gas perfetto: la relazione di Mayer
11.6. Trasformazioni politropiche di un gas perfetto

12. - SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

12.1. Enunciati di Kelvin e Clausius e loro equivalenza
12.2. Teorema di Carnot e ciclo di Carnot
12.3. Integrale di Clausius
12.4. L’entropia
12.5. Principio di accrescimento dell’entropia
12.6. Entropia e reversibilità

13. - TEORIA CINETICA DEI GAS

13.1. Interpretazione microscopica di temperatura e pressione
13.2. Equipartizione dell’energia
13.3. Calore specifico molare

Prerequisiti
 

Modalità di valutazione

L'esame consiste in una  prova scritta  e, su richiesta del docente o dello studente, in un  colloquio orale . La prova scritta è selettiva; se non viene superata con valutazione sufficiente (uguale o superiore a 18) lo studente non supera l'esame.  Gli studenti nel corso dell'anno hanno a disposizione 5 appelli, di cui il primo organizzato in due prove in itinere.

* Prove in itinere: l'esame consiste di 2 prove scritte. Non c'è soglia di sufficienza per le singole prove: l'importante è che la media delle due prove in itinere sia di almeno 18.

* Altri appelli: l'esame consiste di una prova scritta, riguardante l'intero programma del corso.  

Sia le prove in itinere sia gli altri appelli hanno durata di 2 ore e constano di 4 problemi: 2-3 esercizi (analogamente a quelli svolti durante le esercitazioni) e 1-2 domande di teoria (esposizione di definizioni e teoremi, dimostrazioni, verifica della comprensione di vari argomenti trattati a lezione dal punto di vista fisico).

Al termine della correzione delle prove scritte e della pubblicazione dei voti (a seguito della quale riceverete una comunicazione via email) viene stabilita una data per la  visione dei compiti  (generalmente pochi giorni dopo la pubblicazione dei voti) in cui gli studenti possono vedere la prova scritta e gli errori commessi. Gli studenti sufficienti allo scritto (voto uguale o superiore a 18 al termine delle due prove in itinere o di uno degli altri appelli) possono chiedere di sostenere un'interrogazione  orale, che può vertere su qualunque argomento del corso e che potrà aumentare o diminuire il voto dello scritto (non è escluso che lo studente venga bocciato dopo l'orale anche se lo scritto era sufficiente). Attenzione: non c'è prova orale al termine della prima prova in itinere. A sua volta anche il docente in alcuni casi potrà richiedere ad alcuni studenti di svolgere una interrogazione orale per completare la valutazione (in tal caso verrete convocati tramite email).


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaP. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, FISICA, Volume 1, Editore: EdiSES, Anno edizione: 2000, ISBN: 8879591371
Note:

Seconda Edizione

Risorsa bibliografica facoltativaS. Longhi, M. Nisoli, R. Osellame, S. Stagira, Fisica Sperimentale: problemi di meccanica e termodinamica, Editore: Società Editrice Esculapio, Anno edizione: 2013, ISBN: 9788874886180
Note:

Seconda Edizione

Risorsa bibliografica facoltativaSergio Focardi, Ignazio Giacomo Massa, Arnaldo Uguzzoni, Mauro Villa, Fisica Generale - MECCANICA E TERMODINAMICA Seconda edizione, Editore: Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli, Anno edizione: 2014, ISBN: 9788808182159

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
90:00
Esercitazione
40:00
60:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

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
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
02/04/2020