ID:
000418
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
48
CFU:
6
SSD:
FISICA SPERIMENTALE
Url:
CHIMICA/PERCORSO COMUNE Anno: 1
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (17/02/2025 - 31/05/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge di fornire allo studente le conoscenze di base della meccanica e della termodinamica, di trasmettere l'importanza del metodo scientifico e della proprietà di linguaggio e di stimolare capacita' logiche e analitiche volte alla risoluzione di semplici problemi.
Alla fine del corso lo studente avra' acquisito padronanza con le principali grandezze fisiche fondamentali sia di tipo scalare che vettoriale e le loro unita’ di misura; avra' raggiunto una piena comprensione delle leggi fondamentali della dinamica del punto materiale e dei corpi rigidi, della statica e dinamica dei fluidi e dei principi di conservazione dell’energia, quantità di moto e momento angolare, nonché il il significato microscopico e macroscopico delle grandezze termodinamiche principali ed i principi delle termodinamica. Tali conoscenze di base permetteranno allo studente di risolvere problemi elementari di meccanica, fluidodinamica e termodinamica, comprendendone le applicazioni nel mondo reale e nelle esperienze quotidiane. Alla fine del corso lo studente sara' in grado di risolvere in modo autonomo semplici problemi di meccanica e termodinamica, ricavando le formule risolutive a partire dai principi primi e poi calcolarne numericamente i risultati nelle unita’ di misura corrette.
Alla fine del corso lo studente avra' acquisito padronanza con le principali grandezze fisiche fondamentali sia di tipo scalare che vettoriale e le loro unita’ di misura; avra' raggiunto una piena comprensione delle leggi fondamentali della dinamica del punto materiale e dei corpi rigidi, della statica e dinamica dei fluidi e dei principi di conservazione dell’energia, quantità di moto e momento angolare, nonché il il significato microscopico e macroscopico delle grandezze termodinamiche principali ed i principi delle termodinamica. Tali conoscenze di base permetteranno allo studente di risolvere problemi elementari di meccanica, fluidodinamica e termodinamica, comprendendone le applicazioni nel mondo reale e nelle esperienze quotidiane. Alla fine del corso lo studente sara' in grado di risolvere in modo autonomo semplici problemi di meccanica e termodinamica, ricavando le formule risolutive a partire dai principi primi e poi calcolarne numericamente i risultati nelle unita’ di misura corrette.
Prerequisiti
Conoscenze di matematica di base delle scuole superiori e concetti di analisi matematica. In particolare, e’ richiesta familiarità con il calcolo algebrico elementare, la trigonometria di base, le derivate e gli integrali di funzioni elementari (essenzialmente polinomi, esponenziali e logaritmi).
Metodi didattici
Il corso prevede lezioni frontali di teoria con diversi esempi (soluzione di problemi) al termine di ogni argomento trattato. Ci si avvale anche di un’attività di supporto alla didattica (Tutorato), della durata di 30 ore, che e’ in gran parte dedicata alla soluzione di problemi sugli argomenti trattati via via nel corso. Le ore di supporto ad inizio corso sono anche dedicate al ripasso di elementi di matematica delle scuole superiori (richiami di trigonometria, derivate ed integrali elementari).
Verifica Apprendimento
La verifica delle conoscenze e metodologie acquisite durante il corso prevede un esame scritto e uno orale. Le prove scritte e orali sono volte alla verifica dell'apprendimento degli argomenti trattati nel corso e dell'acquisizione, da parte dello studente, della proprietà di linguaggio nell'esporre gli argomenti e delle capacita' logico-analitiche nella risoluzione di semplici problemi di meccanica e termodinamica.
L'esame scritto si articola in due prove parziali, una a metà corso e l'altra a fine corso, o un esame scritto su tutto il programma ("scritto totale"). Gli studenti assenti ad uno o entrambi i parziali dovranno sostenere lo scritto totale (a prescindere dal voto eventualmente riportato nell’altro parziale).
Durante le prove scritte gli studenti possono utilizzare la calcolatrice e consultare un formulario da loro preparato (max. 2 fogli A4). Non e' consentito l'uso di libri, appunti, smartphone, tablet, etc.
Per l'ammissione all'esame orale e' richiesto un punteggio minimo di 15 allo scritto totale o la media di 15 nei due parziali, avendo ottenuto almeno 12 in ciascun parziale.
Gli studenti che abbiano ottenuto almeno 18 come media dei due parziali (avendo preso almeno 12 in ciascuno dei due) o allo scritto totale hanno la possibilità di non effettuare la prova orale. In tal caso verra' confermato il voto dello scritto (media dei voti dei due parziali o voto dello scritto totale).
Gli studenti che hanno superato gli scritti parziali sono liberi di presentarsi anche allo scritto totale (per migliorare il voto sullo scritto). In tal caso però la valutazione della prova scritta sarà unicamente determinata dal voto dello scritto totale, a prescindere dai voti dei parziali ottenuti in precedenza. Lo studente è comunque libero di presentarsi agli scritti totali successivi al fine di migliorare il voto della prova scritta. In tal caso però la valutazione della prova scritta sarà unicamente determinata dal voto dell’ultimo scritto totale, a prescindere dai voti ottenuti in precedenza.
L’esame orale e’ strutturato tipicamente in 3/4 domande che possono spaziare su tutto il programma (incluse le dimostrazioni e derivazioni fatte a lezione), rivolte ad accertare l'acquisizione dei concetti fisici di base e la comprensione delle loro applicazioni. La durata dell'esame orale e' di circa 45-60 minuti. Una prova orale insufficiente comporta il non superamento dell’esame a prescindere dal voto dello scritto.
L'esame scritto si articola in due prove parziali, una a metà corso e l'altra a fine corso, o un esame scritto su tutto il programma ("scritto totale"). Gli studenti assenti ad uno o entrambi i parziali dovranno sostenere lo scritto totale (a prescindere dal voto eventualmente riportato nell’altro parziale).
Durante le prove scritte gli studenti possono utilizzare la calcolatrice e consultare un formulario da loro preparato (max. 2 fogli A4). Non e' consentito l'uso di libri, appunti, smartphone, tablet, etc.
Per l'ammissione all'esame orale e' richiesto un punteggio minimo di 15 allo scritto totale o la media di 15 nei due parziali, avendo ottenuto almeno 12 in ciascun parziale.
Gli studenti che abbiano ottenuto almeno 18 come media dei due parziali (avendo preso almeno 12 in ciascuno dei due) o allo scritto totale hanno la possibilità di non effettuare la prova orale. In tal caso verra' confermato il voto dello scritto (media dei voti dei due parziali o voto dello scritto totale).
Gli studenti che hanno superato gli scritti parziali sono liberi di presentarsi anche allo scritto totale (per migliorare il voto sullo scritto). In tal caso però la valutazione della prova scritta sarà unicamente determinata dal voto dello scritto totale, a prescindere dai voti dei parziali ottenuti in precedenza. Lo studente è comunque libero di presentarsi agli scritti totali successivi al fine di migliorare il voto della prova scritta. In tal caso però la valutazione della prova scritta sarà unicamente determinata dal voto dell’ultimo scritto totale, a prescindere dai voti ottenuti in precedenza.
L’esame orale e’ strutturato tipicamente in 3/4 domande che possono spaziare su tutto il programma (incluse le dimostrazioni e derivazioni fatte a lezione), rivolte ad accertare l'acquisizione dei concetti fisici di base e la comprensione delle loro applicazioni. La durata dell'esame orale e' di circa 45-60 minuti. Una prova orale insufficiente comporta il non superamento dell’esame a prescindere dal voto dello scritto.
Testi
Il testo principale di riferimento e':
Serway - Jewett, "Fisica per Scienze ed Ingegneria, Volume 1, VI Edizione", EdiSES
Dispense preparate dal Docente saranno accessibili e scaricabili tramite la Classroom del corso.
Serway - Jewett, "Fisica per Scienze ed Ingegneria, Volume 1, VI Edizione", EdiSES
Dispense preparate dal Docente saranno accessibili e scaricabili tramite la Classroom del corso.
Contenuti
Il corso consta di 6 crediti (corrispondenti a 48 h di lezione frontale), oltre a 30 h di esercitazioni (tutorato didattico). Il corso comprende due macro argomenti: Meccanica e Termodinamica, ed e' suddiviso in 13 Moduli, come segue:
Meccanica:
Modulo 1: Grandezze fisiche, sistemi di unità di misura e vettori [4 ore]
- Grandezze fisiche e sistemi di unita’ di misura
- campioni universali (lunghezza, massa, tempo)
- dimensioni e analisi dimensionale
- generalita’ su vettori e grandezze vettoriali
- operazioni con i vettori
Modulo 2: Cinematica in 1 e 2 dimensioni [6 ore]
- posizione e spostamento
- velocità media e velocità istantanea
- accelerazione
- moto uniformemente accelerato
- moto di caduta libera
- formule cinematiche mediante integrazione analitica
- cinematica in due e tre dimensioni
- moti relativi
- moto dei proiettili
- moti circolari e curvilinei
Modulo 3: Forze e leggi della dinamica [4 ore]
- leggi della dinamica
- moto in sistemi di riferimento non inerziali
- esempi di forze particolari
- attrito statico e dinamico
- dinamica dei moti circolari
Modulo 4: Lavoro ed energia [4 ore]
- lavoro du una forza
- energia cinetica
- energia potenziale
- forze conservative e non
- principio di conservazione dell'energia
- potenza
Modulo 5: Moti oscillatori [2 ore]
- moto armonico semplice
- energia di un oscillatore armonico
- moto armonico e moto circolare
- pendolo semplice
- moto armonico smorzato
Modulo 6: Quantità di moto e urti [2 ore]
- conservazione della quantità di moto in sistemi isolati
- sistemi non isolati
- forze impulsive
- urti
Modulo 7: Centro di massa, corpo rigido e momento angolare [8 ore]
- centro di massa di sistemi discreti e continui
- variabili rotazionali
- corpo rigido
- momento di una forza
- momento di inerzia
- energia cinetica rotazionale
- moto di rotolamento puro
- momento angolare e sua conservazione
- condizioni di equilibrio statico
Modulo 8: Gravitazione universale [2 ore]
- legge di gravitazione universale
- leggi di Keplero
- energia potenziale gravitazionale
- velocità di fuga
Modulo 9: Meccanica dei fluidi e proprietà elastiche dei corpi [3 ore]
- densità e pressione
- vasi comunicanti
- principio di Pascal
- principio di Archimede
- equazione di Bernoulli
- proprietà elastiche dei solidi
Termodinamica:
Modulo 10: Termometria e dilatazione termica [2 ore]
- temperatura, termometri e scale di temperatura
- dilatazione termica di solidi e liquidi
- il caso dell’acqua
Modulo 11: Calore e primo principio della termodinamica [4 ore]
- calore e energia interna
- calore specifico e calorimetria
- cambiamenti di fase e calore latente
- conduzione termica, convezione e irraggiamento
- proprietà dei gas perfetti
- lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche
- primo principio della termodinamica
- trasformazioni termodinamiche
Modulo 12: Teoria cinetica dei gas [3 ore]
- modello molecolare del gas perfetto
- Distribuzione delle velocità di Maxwell-Boltzman
- calore specifico molare di un gas perfetto
- equipartizione dell’energia
- Trasformazioni adiabatiche
Modulo 13: Secondo principio, macchine termiche e entropia [4 ore]
- macchine termiche
- secondo principio: enunciati di Clausius e Kelvin-PLanck
- pompe di calore e frigoriferi
- trasformazioni reversibili e irreversibili
- macchina di Carnot
- entropia e secondo principio
Meccanica:
Modulo 1: Grandezze fisiche, sistemi di unità di misura e vettori [4 ore]
- Grandezze fisiche e sistemi di unita’ di misura
- campioni universali (lunghezza, massa, tempo)
- dimensioni e analisi dimensionale
- generalita’ su vettori e grandezze vettoriali
- operazioni con i vettori
Modulo 2: Cinematica in 1 e 2 dimensioni [6 ore]
- posizione e spostamento
- velocità media e velocità istantanea
- accelerazione
- moto uniformemente accelerato
- moto di caduta libera
- formule cinematiche mediante integrazione analitica
- cinematica in due e tre dimensioni
- moti relativi
- moto dei proiettili
- moti circolari e curvilinei
Modulo 3: Forze e leggi della dinamica [4 ore]
- leggi della dinamica
- moto in sistemi di riferimento non inerziali
- esempi di forze particolari
- attrito statico e dinamico
- dinamica dei moti circolari
Modulo 4: Lavoro ed energia [4 ore]
- lavoro du una forza
- energia cinetica
- energia potenziale
- forze conservative e non
- principio di conservazione dell'energia
- potenza
Modulo 5: Moti oscillatori [2 ore]
- moto armonico semplice
- energia di un oscillatore armonico
- moto armonico e moto circolare
- pendolo semplice
- moto armonico smorzato
Modulo 6: Quantità di moto e urti [2 ore]
- conservazione della quantità di moto in sistemi isolati
- sistemi non isolati
- forze impulsive
- urti
Modulo 7: Centro di massa, corpo rigido e momento angolare [8 ore]
- centro di massa di sistemi discreti e continui
- variabili rotazionali
- corpo rigido
- momento di una forza
- momento di inerzia
- energia cinetica rotazionale
- moto di rotolamento puro
- momento angolare e sua conservazione
- condizioni di equilibrio statico
Modulo 8: Gravitazione universale [2 ore]
- legge di gravitazione universale
- leggi di Keplero
- energia potenziale gravitazionale
- velocità di fuga
Modulo 9: Meccanica dei fluidi e proprietà elastiche dei corpi [3 ore]
- densità e pressione
- vasi comunicanti
- principio di Pascal
- principio di Archimede
- equazione di Bernoulli
- proprietà elastiche dei solidi
Termodinamica:
Modulo 10: Termometria e dilatazione termica [2 ore]
- temperatura, termometri e scale di temperatura
- dilatazione termica di solidi e liquidi
- il caso dell’acqua
Modulo 11: Calore e primo principio della termodinamica [4 ore]
- calore e energia interna
- calore specifico e calorimetria
- cambiamenti di fase e calore latente
- conduzione termica, convezione e irraggiamento
- proprietà dei gas perfetti
- lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche
- primo principio della termodinamica
- trasformazioni termodinamiche
Modulo 12: Teoria cinetica dei gas [3 ore]
- modello molecolare del gas perfetto
- Distribuzione delle velocità di Maxwell-Boltzman
- calore specifico molare di un gas perfetto
- equipartizione dell’energia
- Trasformazioni adiabatiche
Modulo 13: Secondo principio, macchine termiche e entropia [4 ore]
- macchine termiche
- secondo principio: enunciati di Clausius e Kelvin-PLanck
- pompe di calore e frigoriferi
- trasformazioni reversibili e irreversibili
- macchina di Carnot
- entropia e secondo principio
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
CHIMICA
Laurea
3 anni
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