Insegnamenti

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Docente
FRANCESCO DETTORI (Tit.)
PIERLUIGI BORTIGNON
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/64]  MATEMATICA [64/00 - Ord. 2017]  PERCORSO COMUNE 12 96

Obiettivi

Gli obiettivi di questo corso sono di aiutare e stimolare gli studenti ad accrescere il loro bagaglio di conoscenze e a sviluppare atteggiamenti mentali che saranno utili per la loro carriera.

Alla fine di questo corso gli studenti dovrebbero aver sviluppato o rafforzato le capacità di ragionamento e problem-solving, la fiducia, autonomia, esperienza tecnica che li aiuterà’ a inserirsi con successo nella loro professione. Inoltre gli strumenti di ragionamento scientifico li potranno aiutare a prendere decisioni consapevoli in situazioni di vita reale.

Obbiettivi formativi

1) Conoscenze e capacità' di comprensione.
Il corso si pone l'obiettivo di fornire una conoscenza di base dei fenomeni fisici delle meccanica, inclusi fluidi e oscillazioni, e della termodinamica.
Gli argomenti saranno trattati dal punto di vista classico, ma verranno fatti richiami a come gli stessi argomenti sono trattati da un punto di vista moderno.
Una volta completato positivamente il corso gli studenti saranno in grado di comprendere e lavorare con libri di testo avanzati del settore.

2) Conoscenze applicate.
Gli studenti acquisiranno la capacità di definire la soluzione di un problema come una procedura da sviluppare dalle conoscenze apprese e non semplicemente come un compito memorizzato da richiamare. Saranno in grado di risolvere problemi attraverso l’utilizzo di molteplici strumenti quali grafici, diagrammi, limiti, leggi di conservazione.

3) Autonomia di giudizio.
Durante il corso gli studenti saranno stimolati a sviluppare un approccio critico sulla elaborazione e comprensione dei concetti. Impareranno a criticare ragionamenti poco chiari o mal definiti. Svilupperanno la capacità di stabilire autonomamente se i risultati hanno senso.

4) Abilità' comunicative.
Preparandosi agli esami gli studenti saranno sollecitati ad imparare ad esporre le idee organizzando la conoscenza in modo gerarchico. In questo modo impareranno come semplificare e discutere di problemi complessi nei termini essenziali.

5) Capacita' di apprendere.
Attraverso il percorso didattico del corso gli studenti svilupperanno una metodologia di studio e analisi che gli permetterà di interpretare e approfondire autonomamente le problematiche della fisica classica che gli si presenteranno nel futuro corso di studi.

Prerequisiti

Matematica della scuola superiore: algebra e formule trigonometriche fondamentali. Gli strumenti matematici più avanzati (derivate, integrali) vengono forniti dai corsi di analisi matematica I e geometria nel primo semestre. Nel corso vengono fatti alcuni richiami di analisi matematica ove necessario.

Fisica: non si richiedono prerequisiti.

Contenuti

0. Preliminari. Metodo scientifico. Sistemi di riferimento.

1. Cinematica. Analisi grafica. Moti rettilinei uniformi. Moto circolare. Moto periodico e periodo.

2 Dinamica di un punto. Legge di inerzia. Legge di Newton. Quantita’ di moto. Principio di azione-reazione. Energia cinetica. Calcoli di lavoro. Forze conservative e dissipative. Energia potenziale. Conservazione dell’energia. Energia totale. Teorema delle forze centrali. La potenza.

3. Forze. Forza di attrito. Coefficiente di attrito statico e dinamico. Resistenza viscosa e resistenza dell’aria. Forza elastica. Energia potenziale elastica Diagramma dell’energia in una dimensione. Grafici dell’energia per alcune forze. Moto armonico.

4. Gravitazione. Introduzione storica. Leggi di Keplero. Legge di Newton della gravitazione Universale. Campo gravitazionale. Linee di forza e linee equipotenziali. Misura della costante di Cavendish. Forza di gravita' di una sfera di massa. Potenziale gravitazionale.

5. Meccanica dei sistemi. Momento torcente. Momento angolare. Baricentro. Teorema dell'impulso. Conservazione quantità di moto. Urti elastici/anaelastici. Prima equazione cardinale della Meccanica. Momento angolare di un sistema di particelle. Seconda equazione cardinale della Meccanica. Conservazione del momento angolare.

6. Corpi rigidi. Rotazione attorno ad un asse fisso. Teorema del momento angolare rispetto ad un asse fisso. Momento di inerzia. Energia cinetica rotazionale.

7. Oscillazioni. Oscillatore armonico semplice, smorzato, forzato. Risonanza, potenza assorbita. Sistemi con due gradi di libertà: oscillatori accoppiati. Sistemi con un numero infinito di gradi di libertà: onde stazionarie; cenni sulla serie di Fourier. Battimenti.

8. Onde nei mezzi elastici. Propagazione delle onde. Equazione d'onda. Dispersione; velocità di fase e di gruppo. Principio di sovrapposizione. Onde trasversali in una corda. Onde longitudinali in una catena con molle e masse. Onde sonore. Generazione di suoni e relazione con l’analisi di Fourier. Velocità del suono. Onde sonore stazionarie. Interferenza. Effetto Doppler.

9. Fluidi. Concetti introduttivi: fluidi e solidi. Pressione e densità. Principi di Pascal e Archimede. Introduzione alla dinamica dei fluidi. Equazione di Bernoulli e applicazioni.

10. Introduzione alla relatività speciale. Informazioni sperimentali. Postulati di base. Concetto di sincronizzazione. Trasformazioni di Lorentz. Conseguenze ed esempi. Cenni di dinamica relativistica. Equivalenza massa energia.

11. Termodinamica. Concetti introduttivi: macro-stati e micro-stati di un sistema complesso. Temperatura e calore come scambio di energia; equilibrio termico; termometri.

12 Calorimetria. Comportamento termico dei solidi, liquidi, gas.
Capacita termica e calore specifico.

13 Gas perfetto e temperatura assoluta. Elementi di teoria cinetica: la distribuzione di Maxwell-Boltzmann; interpretazione cinetica della temperatura; teorema dell'equipartizione dell'energia.

14 Trasformazioni termodinamiche: isoterma, adiabatica. Il primo principio della termodinamica e applicazioni. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Il secondo principio della termodinamica: enunciato di Kelvin e Clausius; motori termici. Teorema di Carnot e temperatura assoluta. Entropia. Cenni al terzo principio della termodinamica.

Metodi Didattici

Il corso è strutturato in lezioni e tutoraggi.

In accordo con il Manifesto degli Studi per l'A.A. 2022/2023 la didattica sarà erogata in presenza. Le lezioni potranno essere integrate con materiali audiovisivi e con lo streaming.

Il materiale didattico sarà costituito dai libri di testo consigliati, da eventuali trasparenze, e dagli appunti presi a lezione dagli studenti.

Le esercitazioni effettuate dai tutor saranno concentrate sugli esercizi più importanti per avere dimestichezza nella risoluzione di problemi di Fisica I.

Verifica dell'apprendimento

Alla valutazione concorrono una prova scritta autonoma e una prova orale.
Esercizi per casa periodici, se svolti correttamente entro i tempi indicati, rappresentano un bonus nella valutazione finale.

La prova scritta valuta principalmente la capacità di risolvere esercizi di base della Fisica spiegata a lezione e dello stesso tipo di quelli svolti nelle esercitazioni.

La prova orale valuta la comprensione degli elementi di Fisica.

CRITERI PER LA DETERMINAZIONE DEL VOTO

Gli esercizi per casa, se correttamente svolti entro i tempi indicati, rappresentano un bonus nella valutazione finale.

La prova scritta viene valutata come criterio per l'ammissione all'esame orale e concorre al voto finale in base alla discussione della stessa durante l'esame orale.
L'ammissione alla prova orale non comporta automaticamente il superamento dell'esame completo.

L'esame orale verifica le competenze acquisite o mancanti durante la prova scritta, e verifica altresì la preparazione della parte teorica sia da un punto di vista delle nozioni fondamentali che della comprensione della fisica stessa.

Il voto finale è espresso in trentesimi.

Testi

I testi principali usati per la trattazione a lezione sono:
- Fisica. Volume 1 - P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci (EdiSES)
- Fisica 1 - Halliday-Resnick-Krane (Ambrosiana)

Altre Informazioni

In generale la comprensione degli argomenti di Fisica non può passare dallo studio mnemonico di un solo testo. Si consiglia quindi agli studenti di consultare altri testi introduttivi di Fisica per capirne i concetti e per liste di esercizi ulteriori.

Si consiglia inoltre di effettuare i "mini-esperimenti" proposti a lezione, per aver confidenza con i fenomeni fisici ad un livello pratico prima che astratto. Per le esperienze difficilmente realizzabili "a casa" si consiglia la sterminata mole di video disponibili in rete (es. youtube) da osservare sempre con occhio critico.

Questionario e social

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