FISICA I P - Z

L'insegnamento fornisce le conoscenze e le competenze di base della Fisica generale necessarie alla formazione dell'ingegnere industriale.

Conoscenza e capacità di comprensione: conoscenza delle principali grandezze fisiche, dell'analisi dimensionale, dei principi di conservazione e dei fondamenti della meccanica, della meccanica dei fluidi e della termodinamica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di applicare il calcolo vettoriale e le leggi fisiche alla risoluzione di problemi di cinematica, dinamica del punto materiale e del corpo rigido, meccanica dei fluidi e termodinamica, verificando la coerenza fisica e dimensionale dei risultati.

L'insegnamento prevede 87 ore di attività didattica, di cui 42 ore di Didattica Erogativa, dedicate alle lezioni teoriche, e 45 ore di Didattica Interattiva, dedicate alle esercitazioni in aula.

Le lezioni sono finalizzate all'acquisizione dei fondamenti teorici; le esercitazioni alla risoluzione guidata di problemi e all'applicazione dei modelli fisici e matematici. Potranno essere proposte attività di autovalutazione e discussione guidata degli esercizi.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

Sono richieste conoscenze di base di calcolo algebrico, trigonometria e principali relazioni geometriche, considerate indispensabili.

Sono inoltre importanti la conoscenza dello studio di funzioni matematiche, la lettura di grafici e il calcolo differenziale e integrale elementare.

La frequenza al corso è obbligatoria per almeno il 70% delle ore di lezione secondo le disposizioni d'Ateneo.

Grandezze fisiche — 2 h DE, 1 h DI
Grandezze fisiche e unità di misura. Sistema Internazionale. Analisi dimensionale. Errori di misura e cifre significative.

Calcolo vettoriale — 4 h DE, 3 h DI
Grandezze scalari e vettoriali. Sistemi di riferimento e rappresentazione cartesiana. Algebra dei vettori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale.

Cinematica — 8 h DE, 12 h DI
Posizione, spostamento, velocità e accelerazione. Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato. Moto parabolico e moto circolare. Moto relativo.

Dinamica — 14 h DE, 12 h DI
Leggi di Newton. Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali. Forze e reazioni vincolari. Forza peso, attrito e forza elastica. Lavoro, potenza ed energia. Energia cinetica e potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Quantità di moto e impulso. Sistemi di punti materiali e centro di massa. Urti elastici e anelastici. Momento angolare e momento di una forza. Corpo rigido, momento d’inerzia, moto rotazionale e rotolamento. Moto armonico semplice: sistema massa-molla e pendolo semplice. Conservazione dell’energia nei moti armonici.

Meccanica dei fluidi — 6 h DE, 7 h DI
Densità e pressione. Fluidostatica. Legge di Stevino. Principi di Pascal e Archimede. Moto dei fluidi, portata ed equazione di continuità. Equazione di Bernoulli e teorema di Torricelli. Cenni alla viscosità.

Termodinamica — 8 h DE, 10 h DI
Temperatura e calore. Principio zero. Dilatazione termica, capacità termica e calore specifico. Calore latente. Gas perfetti e trasformazioni termodinamiche. Lavoro, calore ed energia interna. Primo principio della termodinamica. Macchine termiche e rendimento. Secondo principio della termodinamica. Ciclo di Carnot. Entropia.

CONTRIBUTO DELL'INSEGNAMENTO AGLI OBIETTIVI DELL'AGENDA 2030 PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE

SDG 4 - Istruzione di qualità, Targets 4.3 e 4.4: formazione scientifica di base e sviluppo di competenze tecnico-scientifiche.

SDG 5 - Parità di genere.

SDG 10 - Ridurre le disuguaglianze.

1. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica Vol. 1 - Meccanica e Termodinamica, EdiSES.
2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica, Casa Editrice Ambrosiana.

Il materiale didattico integrativo sarà fornito dal docente.

La prova scritta consiste nella risoluzione di quattro esercizi, indicativamente relativi a: cinematica e dinamica del punto materiale; sistemi di punti o corpo rigido; meccanica dei fluidi; termodinamica.

A ogni esercizio è assegnato un punteggio compreso tra 0/30 e 7.5/30, in relazione alla corretta impostazione del modello fisico e matematico, allo svolgimento e alla correttezza numerica e dimensionale del risultato.

Il superamento della prova scritta con una votazione minima di 18/30 consente l’accesso alla prova orale. Per votazioni maggiori o uguali a 15/30 e inferiori a 18/30, la prova orale sarà integrata da un colloquio di valutazione sulle conoscenze di base.

La prova orale consiste in un colloquio della durata di almeno 30 minuti e verifica la conoscenza degli aspetti teorici della disciplina, la capacità di collegamento tra i diversi argomenti del programma, la capacità di fornire esempi e applicazioni, la proprietà di linguaggio scientifico e la chiarezza espositiva.

In caso di esito negativo della prova orale, lo studente dovrà ripetere la prova scritta.

La valutazione finale terrà conto dell’esito delle due prove, della corretta impostazione e risoluzione dei problemi e della capacità di interpretare fisicamente i risultati ottenuti.

Questa formulazione mi sembra più precisa e più aderente alla procedura reale dell’esame.

Discutere i principi della dinamica in sistemi di riferimento inerziali e non inerziali.

Discutere i principi di conservazione dell’energia meccanica, della quantità di moto e del momento angolare.

Descrivere il moto armonico semplice con riferimento al sistema massa-molla e al pendolo semplice, discutendo la conservazione dell’energia.

Descrivere la dinamica del corpo rigido e i principali aspetti del moto rotazionale.

Ricavare l’equazione di Bernoulli per un fluido ideale e discuterne le condizioni di validità.

Enunciare e discutere il primo e il secondo principio della termodinamica e le principali applicazioni.

Esempio di esercizio: risoluzione di un problema di cinematica e dinamica del punto materiale, con verifica dimensionale del risultato.

Esempio di esercizio: risoluzione di un problema relativo a corpo rigido, fluidodinamica o termodinamica.