Programmi Laurea Triennale

 

70/0004-M - FISICA 1

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
GIOVANNI LUIGI CARLO ​BONGIOVANNI (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
ITALIANO ​


 ​ ​


Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/72] ​ ​INGEGNERIA CIVILE [72/00 - Ord. 2013] ​ ​PERCORSO COMUNE880
[70/73] ​ ​INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO [73/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE880
[70/77] ​ ​INGEGNERIA CHIMICA [77/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE880
Obiettivi

Il corso di Fisica 1 è un insegnamento di base in cui vengono introdotti:
i) i concetti elementari della fisica classica concernenti la meccanica e la termodinamica;
ii) gli schemi concettuali e gli strumenti per analizzare quantitativamente fenomeni fisici (“problem-solving”).
L’obiettivo generale è quello di fare acquisire allo studente le conoscenze, competenze ed abilità concernenti la fisica che sono necessarie per perseguire gli obiettivi formativi dei Corsi di Laurea in Ingegneria, con particolare attenzione alle peculiarità dei corsi di Ingegneria Civile, Ambiente e territorio, e Chimica. Più specificatamente, alla fine del corso ci si attende che lo studente abbia sviluppato:
1- (Conoscenze e capacità di comprensione) le conoscenze dei fondamenti della cinematica, della dinamica, delle onde e della termodinamica; la capacità di comprensione e di inquadramento delle problematiche fisiche rilevanti per l’ingegneria.
2- (Indicatore di conoscenza e capacità di comprensione applicate) la capacità di applicare le conoscenze acquisite per risolvere in modo quantitativo e con opportune semplificazioni problemi concernenti: la cinematica e dinamica del punto materiale in una e due dimensioni; la cinematica e dinamica del corpo rigido; l’equilibrio dei corpi rigidi; le onde meccaniche (onde in una corda e sonore); la termodinamica (trasmissione del calore, macchine termiche, macchine frigorifere, trasformazioni di un gas ideale).
3- (Indicatore autonomia di giudizio) la capacità di selezionare le informazioni rilevanti di un fenomeno fisico di interesse e di introdurre le semplificazioni opportune per la sua comprensione ed analisi quantitativa.
4- (Indicatore abilità comunicative) la capacità di descrivere i fenomeni di fisica classica studiati durante il corso utilizzando una corretta terminologia scientifica. Le abilità comunicative devono essere tali da sostenere una proficua discussione con interlocutori specialisti ma anche di sapere trasmettere i concetti chiave ad interlocutori non necessariamente competenti.
5- (Indicatore capacità di apprendere autonomamente) le conoscenze e gli strumenti concettuali fisico-matematici di base necessari per l’apprendimento del sapere scientifico nel campo dell’Ingegneria, nonché per affrontare con un buon grado di autonomia i successivi corsi di fisica (Fisica 2, Meccanica Razionale), di fisica applicata (Fisica Tecnica) e di ingegneria (Scienze delle Costruzioni, Idraulica, etc.).

Prerequisiti

I requisiti sono quelli previsti per la prova di accesso al primo anno: algebra e formule trigonometriche fondamentali. Gli strumenti matematici più avanzati sono forniti dal corso di analisi matematica del primo semestre.

Contenuti

1. Nozioni introduttive
2. Cinematica
3. Dinamica
4. Dinamica rotazionale
5. Oscillazioni
6. Onde
7. Termodinamica

NOZIONI INTRODUTTIVE (3 h)
Grandezze fisiche. Il sistema Internazionale delle unità di misura. Lunghezza, Tempo e Massa. Analisi dimensionale.
CINEMATICA (8 h+3 h)
Il moto. Posizione e spostamento. Velocità media ed istantanea. Accelerazione. Moto uniformemente accelerato. Accelerazione nel moto di caduta libera. Estensione al caso bidimensionale. Moto di proiettili. Moto circolare uniforme: velocità angolare, accelerazione centripeta. Moti relativi in due dimensioni.
DINAMICA (15 h+5 h)
Prima legge di Newton. La Forza. La Massa. Seconda legge di Newton. Forze Particolari. Terza legge di Newton. Attrito e sue proprietà. Resistenza del mezzo e velocità limite. Dinamica del moto circolare uniforme. Energia cinetica. Il lavoro. Lavoro ed energia cinetica. Lavoro della forza peso. Lavoro svolto dalle forze variabili. Lavoro svolto da una molla. Potenza. Forze conservative ed energia potenziale. Energia meccanica e sua conservazione. Curve della energia potenziale. Conservazione della energia. Il centro di massa. Seconda legge di Newton per un sistemi di punti materiali. Quantità di moto. Quantità di moto per un sistema di punti materiali. Conservazione della quantità di moto. Sistemi a massa variabile. Urti. Impulso e quantità di moto. Quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti anelastici ed elastici.
DINAMICA ROTAZIONALE (6 h+2 h)
Variabili rotazionali e vettori. Rotazione con accelerazione angolare costante. Energia cinetica di rotazione. Momento d’inerzia. Momento di una forza. Seconda legge di Newton per il moto rotatorio. Lavoro ed energia cinetica rotazionale. Rotolamento puro. Momento angolare. Seconda legge di Newton in forma angolare. Momento angolare di un sistema di particelle. Momento angolare di un corpo rigido che ruota attorno ad un asse fisso. Conservazione del momento angolare. Equilibrio e suoi requisiti. Centro di gravità.
OSCILLAZIONI (6 h+2 h)
Oscillazioni. Moto armonico semplice. Considerazioni energetiche sui moti armonici. Pendolo semplice. Pendolo fisico. Smorzamento ed oscillatore armonico smorzato. Oscillazioni forzate e risonanza.
ONDE (9 h+3 h)
Onde trasversali ed onde longitudinali. Lunghezza d’onda e frequenza. Velocità delle onde sulle corde tese. Energia e potenza nel moto ondulatorio. Principio di sovrapposizione. Interferenza di onde. Onde stazionarie. Onde stazionarie e risonanza. Onde acustiche. Velocità del suono. Interferenza. Intensità e livello sonoro. Battimenti. Cenni sulle onde complesse. Effetto Doppler.
TERMODINAMICA (13 h+5 h)
Legge zero della termodinamica. Misura della temperatura. Le scale termometriche.Dilatazione termica. Temperatura e calore. Assorbimento del calore da parte dei solidi e liquidi. Calore e lavoro. Prima legge della termodinamica. Casi particolari della prima legge della termodinamica. Trasmissione del calore. Gas perfetti. Pressione, temperatura e velocità quadratica media. Calori specifici molari per i gas perfetti. Gradi di libertà e calori specifici molari. Espansione adiabatica di un gas ideale. Ciclo di Carnot. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Entropia e secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e frigorifere.

Metodi Didattici

La didattica è strutturata in lezioni frontali ed esercitazioni.
- Interazione didattica in aula: "peer instruction". Ad ogni argomento del corso saranno proposti dei quesiti tramite la piattaforma digitale moodle accessibili attraverso un qualsiasi dispositivo multimediale. La piattaforma permette agli studenti (che possono interagire tra di loro in classe) di avere una valutazione della soluzione da loro proposta in tempo reale. Allo stesso tempo il docente ha la possibilità di valutare immediatamente il livello di apprendimento di tutti gli studenti.
- Altri metodi e tecniche di interazione didattica. Gli studenti possono interagire con il docente durante le due ore di ricevimento settimanale durante il semestre. Negli altri periodi dell'anno tramite appuntamento.
- Risoluzione di problemi in modo cooperativo: "Cooperative problem solving". Nelle esercitazioni, gli studenti formano piccoli gruppi per risolvere problemi in modo cooperativo. Il docente ed il tutore discutono con i gruppi l'impostazione, i metodi e le tecniche da loro utilizzati. Questo approccio didattico permette agli studenti di confrontarsi l'uno con l'altro, facilitando in questo modo l'apprendimento e permettendo allo studente di valutare il livello di comprensione acquisito.
- Interazione didattica a distanza. Ogni settimana gli studenti devono risolvere alcuni esercizi, riguardanti gli argomenti sviluppati in classe, da svolgere anche a casa utilizzando la piattaforma digitale moodle. L'uso della posta elettronica ed il sito docente (http://people.unica.it/giovannibongiovanni/) sarà anche utilizzato per lo scambio di ulteriori informazioni (testi di esercizi, testi di esame, …).
La ripartizione approssimativa delle ore fra le varie attività è:
Lezioni frontali: 60 ore
Esercitazioni in classe: 20 ore

Verifica dell'apprendimento


NUOVE MODALITà D'ESAME A SEGUITO DELL' EMERGENZA SANITARIA
Le modalità con cui si svolgeranno gli esami di profitto a seguito dell’emergenza sanitaria sono descritte nel
Decreto Rettorale n.° 341 del 24 marzo 2020. Il manuale operativo previsto da tale decreto è riportato in questa
piattaforma.
Se non ci saranno ulteriori indicazioni, l’esame di Fisica 1 sarà un orale a distanza che si terrà nelle date previste
da tempo per gli appelli e riportate nella piattaforma Esse3 (cinque sessioni: tre prima dell’estate e due a
settembre).
L’orale sarà così strutturato:
1- La prima parte prevede un colloquio preliminare allo scopo di verificare le conoscenze teoriche di base
richieste dal corso (per esempio: leggi di Newton, principi di conservazione, oscillazioni, onde, principi della
termodinamica ...)
Se lo studente dimostra di possedere le conoscenze minime richieste, si procede con la seconda parte.
2- La seconda parte ha lo scopo di valutare la capacità dello studente di comprendere e spiegare come si
risolvono i problemi di fisica affrontati durante il corso. Gli esercizi proposti saranno fondamentalmente quelli
presenti nella piattaforma e-learning alla quale gli studenti hanno avuto accesso durante tutto il semestre.

Verifica dell'apprendimento

Le modalità con cui si svolgeranno gli esami di profitto a seguito dell’emergenza sanitaria sono descritte nel
Decreto Rettorale n.° 341 del 24 marzo 2020. Il manuale operativo previsto da tale decreto è riportato in questa
piattaforma.
Se non ci saranno ulteriori indicazioni, l’esame di Fisica 1 sarà un orale a distanza che si terrà nelle date previste
da tempo per gli appelli e riportate nella piattaforma Esse3 (cinque sessioni: tre prima dell’estate e due a
settembre).
L’orale sarà così strutturato:
1- La prima parte prevede un colloquio preliminare allo scopo di verificare le conoscenze teoriche di base
richieste dal corso (per esempio: leggi di Newton, principi di conservazione, oscillazioni, onde, principi della
termodinamica ...)
Se lo studente dimostra di possedere le conoscenze minime richieste, si procede con la seconda parte.
2- La seconda parte ha lo scopo di valutare la capacità dello studente di comprendere e spiegare come si
risolvono i problemi di fisica affrontati durante il corso. Gli esercizi proposti saranno fondamentalmente quelli
presenti nella piattaforma e-learning alla quale gli studenti hanno avuto accesso durante tutto il semestre.

Testi

Principale:
1. Halliday, Resnick, Walker: Fondamenti di Fisica (Vol. Meccanica-Termologia oppure Volume unico), Ambrosiana.
Complemetnari:
2. P.Mazzoldi, M.Nigro, C.Voci: Elementi di Fisica, ( Vol. Meccanica-Termodinamica e Vol. Onde), Edises.
3. J. Serway, Fisica Volume 1, Edises.
4. H.D. Young, R.A. Freedom, A. L. Ford: Principi di Fisica (vol. 1 Meccanica, Onde e Termodinamica) Pearson Italia

Testi

Principale:
1. Halliday, Resnick, Walker: Fondamenti di Fisica (Vol. Meccanica-Termologia oppure Volume unico), Ambrosiana.
Complemetnari:
2. P.Mazzoldi, M.Nigro, C.Voci: Elementi di Fisica, ( Vol. Meccanica-Termodinamica e Vol. Onde), Edises.
3. J. Serway, Fisica Volume 1, Edises.
4. H.D. Young, R.A. Freedom, A. L. Ford: Principi di Fisica (vol. 1 Meccanica, Onde e Termodinamica) Pearson Italia

Altre Informazioni

Esperimenti illustrativi della cinematica, dinamica, oscillazioni, onde, termodinamica; testi d'esame nel sito del docente (http://people.unica.it/giovannibongiovanni/).

Informazioni utili sui Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) sono riportate nel sito: http://corsi.unica.it/fisica/info-dsa/

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