DALMINE
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Al termine del corso, lo studente avrà acquisito familiarità con i concetti fondamentali della meccanica del punto materiale, della dinamica dei sistemi di punti materiali, del corpo rigido, della meccanica dei fluidi, della termodinamica e dell’elettromagnetismo. Sarà in grado di utilizzare correttamente le principali grandezze fisiche e le relative unità di misura, applicare le leggi della cinematica e della dinamica, impiegare i principi di conservazione dell’energia, della quantità di moto e del momento angolare, e analizzare semplici sistemi meccanici, fluidodinamici, termodinamici ed elettromagnetici.
Particolare attenzione sarà dedicata alla capacità di impostare correttamente un problema fisico, individuando il sistema di riferimento, le grandezze rilevanti, le interazioni presenti, le condizioni al contorno e le leggi fisiche appropriate. Lo studente sarà inoltre guidato a tradurre i fenomeni fisici in equazioni, a verificare la coerenza dimensionale dei risultati, a interpretarne il significato fisico e a valutarne la plausibilità quantitativa.
L’insegnamento contribuisce alla formazione scientifica di base dello studente di ingegneria, sviluppando la capacità di utilizzare modelli fisici semplici ma rigorosi per l’analisi di fenomeni meccanici, fluidodinamici, termodinamici ed elettromagnetici, anche in vista delle successive applicazioni nei corsi caratterizzanti del percorso di studio.
Prerequisiti
Per seguire proficuamente l’insegnamento sono richieste conoscenze di base relative alle grandezze fisiche, alle unità di misura e agli argomenti di fisica previsti dagli Obblighi Formativi Aggiuntivi (OFA).
Sono inoltre richiesti strumenti matematici di base, con particolare riferimento al calcolo vettoriale elementare, alle operazioni di derivata e integrale, alla manipolazione algebrica di equazioni, alla geometria analitica e alla trigonometria.
È infine richiesta la capacità di interpretare grafici e di utilizzare in modo corretto il linguaggio matematico necessario alla descrizione quantitativa dei fenomeni fisici
Metodi didattici
Sono inoltre previste lezioni dedicate specificamente alle esercitazioni, durante le quali verranno affrontati problemi rappresentativi degli argomenti del corso. Tali attività saranno finalizzate a consolidare la comprensione dei concetti teorici, a sviluppare la capacità di impostare correttamente un problema fisico e a guidare lo studente nell’uso appropriato degli strumenti matematici necessari alla soluzione.
Una parte significativa dell’apprendimento è affidata alla partecipazione attiva dello studente durante le lezioni, allo studio regolare e allo svolgimento autonomo degli esempi e degli esercizi proposti. La rielaborazione personale delle soluzioni discusse costituisce un elemento essenziale per acquisire una comprensione profonda della materia e per sviluppare autonomia nell’applicazione dei metodi della fisica.
Verifica Apprendimento
Se si è superato l’esame scritto con una valutazione >21, l'esame orale è da ritenersi facoltativo.
In ogni appello sarà possibile sostenere la prova relativa alla:
- Parte A (32.5 punti massimi totali): Cinematica e dinamica del punto, dinamica dei sistemi, urti, corpo rigido.
- Parte B (32.5 punti massimi totali): Fluidodinamica, Termodinamica, Elettromagnetismo.
- Esame totale (30 punti massimi totali)
L’esame scritto si considera superato se si superano con una valutazione >= 16 entrambe le prove parziali (A e B), o la prova totale. Il voto finale dell'esame sarà la media delle prove A e B, o del totale.
Coloro i quali non hanno superato la parte A, possono sostenere la parte B.
Coloro i quali non hanno superato e registrato gli ofa: non possono sostenere la parte B.
Il docente si riserva la facoltà di richiedere un colloquio orale integrativo, anche successivamente allo svolgimento della prova scritta, qualora ciò sia ritenuto necessario ai fini della verifica dell’effettiva acquisizione delle conoscenze e competenze previste dagli obiettivi formativi dell’insegnamento e della corretta attribuzione della valutazione.
Al fine di garantire l'efficace organizzazione delle prove d'esame, il docente può prevedere l'impossibilità di sostenere la prova scritta nell'appello immediatamente successivo per gli studenti che abbiano riportato una valutazione gravemente insufficiente (<5) o che, essendosi iscritti, non si siano presentati senza documentata giustificazione o tempestiva cancellazione (entro 2 giorni dalla prova, tramite mail).
Contenuti
Cinematica
- Vettori, analisi dimensionale e variabili cinematiche.
- Traiettoria, legge oraria, posizione, spostamento, velocità e accelerazione.
- Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato; moto verticale.
- Velocità e accelerazione in funzione della posizione.
- Moto curvilineo, armonico, circolare e parabolico.
Dinamica del punto
- Principi della dinamica newtoniana.
- Quantità di moto e impulso.
- Forza peso, reazione vincolare, attrito, tensione dei fili e forza elastica.
- Equilibrio statico e dinamico.
- Piano inclinato e pendolo semplice.
Lavoro, energia e conservazione
- Lavoro, potenza e teorema dell’energia cinetica.
- Forze conservative e non conservative.
- Energia potenziale gravitazionale ed elastica.
- Conservazione dell’energia meccanica e applicazioni.
- Momento della forza e momento angolare.
Sistemi di punti e corpo rigido
- Centro di massa e sistemi di riferimento del centro di massa e del laboratorio.
- Equazioni cardinali della dinamica dei sistemi.
- Teoremi di König e conservazione della quantità di moto.
- Definizione, moto ed equilibrio statico del corpo rigido.
- Densità e posizione del centro di massa.
- Rotazioni attorno a un asse fisso.
- Momenti di inerzia e teorema di Huygens-Steiner.
- Moto di puro rotolamento e impulso angolare.
Urti
- Urti tra punti materiali: elastici, anelastici e completamente anelastici.
- Urti tra corpi rigidi e punti materiali.
Fluidi
- Proprietà meccaniche dei fluidi e pressione.
- Equilibrio statico di un fluido in presenza della forza peso.
- Legge di Stevino, superfici isobariche, vasi comunicanti e barometro di Torricelli.
- Principio di Archimede e applicazioni.
- Moto stazionario dei fluidi, legge di Leonardo, teorema di Bernoulli e applicazioni.
- Viscosità.
Termodinamica
- Sistemi termodinamici, equilibrio e calorimetria.
- Cambiamenti di fase e calore latente.
- Trasformazioni reversibili e irreversibili.
- Primo principio della termodinamica ed energia interna.
- Gas perfetti: equazione di stato, leggi di Boyle e Gay-Lussac, relazione di Mayer.
- Trasformazioni isoterme, isobare, isocore e adiabatiche.
- Ciclo di Carnot, ciclo frigorifero e diagrammi p-V dei fluidi reali.
- Secondo principio, teoremi di Carnot e Clausius.
- Entropia, variazioni di entropia e principio di aumento dell’entropia.
Elettrostatica
- Conduttori, isolanti e dielettrici.
- Forza e campo elettrostatico per distribuzioni discrete e continue di carica.
- Campo di anelli e dischi uniformemente carichi.
- Linee di campo e moto di cariche in campo elettrostatico.
- Potenziale, energia potenziale e superfici equipotenziali.
- Flusso del campo elettrostatico e legge di Gauss: applicazioni e conseguenze.
- Conduttori in equilibrio, teorema di Coulomb, conduttore cavo e schermo elettrostatico.
- Condensatori piani e sferici, in serie e in parallelo.
Elettrodinamica e magnetismo
- Conduzione elettrica, corrente stazionaria, legge di Ohm ed effetto Joule.
- Resistori in serie e in parallelo.
- Forza elettromotrice, carica e scarica di un condensatore, corrente di spostamento.
- Forza magnetica su cariche in moto e conduttori percorsi da corrente.
- Momento meccanico di una spira in campo magnetico.
- Moto di particelle cariche in campo magnetico, spettrometro di massa e ciclotrone.
- Leggi di Laplace, Biot-Savart, Ampere e Gauss per il campo magnetico.
- Legge di Faraday-Lenz, correnti di Foucault, legge di Ampere-Maxwell ed equazioni di Maxwell.
Altre informazioni
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