FONDAMENTI DI FISICA E MACCHINE

Modulo FISICA

Lo studente è tenuto a raggiungere i seguenti obiettivi formativi:

- saper applicare opportunamente le nozioni riguardanti le grandezze fisiche e l' analisi dimensionale;
- saper applicare il calcolo vettoriale nella risoluzione dei problemi fisici del mondo - circostante;
- saper risolvere quesiti inerenti a problematiche di cinematica, statica e dinamica del punto materiale e del corpo rigido;
- saper applicare le conoscenze di fluidostatica e fluidodinamica a problemi reali;
- saper applicare le conoscenze di ottica ai problemi reali;
- saper applicare i concetti fondamentali relativi all'elettromagnetismo.

L’insegnamento (6 CFU) prevede 28 ore di lezioni frontali (o a distanza) e 28 ore di altre attività, prevalentemente esercitazioni numeriche guidate per la risoluzione di problemi di verifica o di approfondimento.

Per lo svolgimento delle lezioni e delle esercitazioni si utilizzano prevalentemente presentazioni in PowerPoint.

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

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’Inclusione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Anna De Angelis.

1 – Introduzione

Stato di un sistema fisico e grandezze fisicamente significative; Unità di misura fondamentali e derivate; Equazioni dimensionali; Cenni di statistica e teoria degli errori.

2-Calcolo vettoriale

Sistemi di riferimento e sistema di coordinate; I vettori come entità geometriche; I vettori in fisica e loro utilizzo nello spazio fisico bidimensionale e tridimensionale; Grandezze vettoriali e grandezze scalari; I vettori nel piano e loro scomposizione per componenti; Versori; Somma tra vettori; Prodotto scalare e prodotto vettoriale tra vettori; Moltiplicazione di uno scalare per un vettore; Applicazioni.

3 – Meccanica

Descrizione del moto di un corpo - Sistemi di riferimento - Principio d'inerzia - Seconda legge della dinamica - Terza legge della dinamica - Conservazione della quantità di moto - Campi di forza - Lavoro di una forza - Teorema dell'energia cinetica - Campi conservativi - Potenziale - Conservazione dell'energia meccanica - Momento delle forze - Conservazione del momento angolare.

4 - Meccanica dei fluidi

Proprietà dei fluidi - Statica dei fluidi: leggi di Pascal, Stevin e Archimede - Fluidi ideali e teorema di Bernoulli - Moto laminare di un fluido viscoso: legge di Poiseuille - Flusso turbolento - Sedimentazione - Fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità.

5 - Fenomeni elettromagnetici

Cariche elettriche e legge di Coulomb; Campi elettrici e sorgenti del campo elettrico; Legge di Gauss; Potenziale Elettrico ed energia potenziale; Capacità e condensatori; Corrente e leggi di Ohm; Campi magnetici e sorgenti; Campi magnetici variabili nel tempo; Introduzione alle leggi di Maxwell; Onde elettromagnetiche e proprietà; Applicazioni.

6 - Fenomeni ondulatori

Oscillazioni meccaniche libere - Energia di un oscillatore armonico - Onde progressive armoniche - Onde longitudinali e trasversali - Onde piane ed onde sferiche - Onde monocromatiche - Analisi di Fourier - Effetto Doppler - Principio di Huygens - Il suono e le sue caratteristiche - Fisica dell'orecchio - Ultrasuoni.

7- Elementi di ottica

Riflessione e rifrazione - Legge di Snell - Approssimazione dell'ottica geometrica - Diottro sferico - Lenti sottili - Costruzione geometrica delle immagini - Microscopio - Ottica fisica - Sorgenti coerenti - Interferenza - Diffrazione - Reticolo di diffrazione - Potere risolutivo di uno strumento ottico - Polarizzazione.

Gli studenti sono liberi di utilizzare qualsiasi altro testo a loro più comodo.

Gli appunti delle lezioni (slide delle lezioni) sono disponibili sul sito dello studio al seguente link:

https://studium.unict.it/dokeos/2021/main/document/document.php?cidReq=23013&curdirpath=/shared_folder

Verifiche in itinere

Sono previste due prove in itinere, orientativamente a metà e verso la fine del corso (le date e le modalità saranno comunicate in anticipo durante il corso). 

Le due prove, a risposta chiusa, verteranno, rispettivamente, sulla prima e la seconda parte del corso. 

Il punteggio conseguito nelle due prove deve essere superiore a 15 punti. 

Qualora lo studente superi entrambe le prove, la media dei due voti, se superiore a 18/30 verrà proposto come voto finale. 

Se lo studente non accetta il voto o non raggiunge la votazione di 18/30, dovrà sostenere una prova orale su tutto il programma. 

Chi non sostenesse entrambe le prove in itinere, non obbligatorie, potrà sostenere al primo appello disponibile la prova orale.

In riferimento alla prova orale:

La valutazione della preparazione dello studente avverrà sulla base dei seguenti criteri: capacità di apprendimento e livello di approfondimento degli argomenti trattati, proprietà di sintesi e esposizione, e capacità di ragionamento dello studente.

La votazione segue il seguente schema:

Non idoneo

Conoscenza e comprensione argomento: Importanti carenze. Significative imprecisioni

Capacità di analisi e sintesi: Irrilevanti. Frequenti generalizzazioni. Incapacità di sintesi

Utilizzo di referenze: Completamente inappropriato

18-20

Conoscenza e comprensione argomento: A livello soglia. Imperfezioni evidenti

Capacità di analisi e sintesi: Capacità appena sufficienti

Utilizzo di referenze: Appena appropriato

21-23

Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza routinaria Capacità di analisi e sintesi: E’ in grado di analisi e sintesi corrette. Argomenta in modo logico e coerente

Utilizzo di referenze: Utilizza le referenze standard

24-26

Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza buona

Capacità di analisi e sintesi: Ha capacità di analisi e di sintesi buone. Gli argomenti sono espressi coerentemente

Utilizzo di referenze: Utilizza le referenze standard

27-29

Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza più che buona

Capacità di analisi e sintesi: Ha notevoli capacità di analisi e di sintesi

Utilizzo di referenze: Ha approfondito gli argomenti

30-30L

Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza ottima

Capacità di analisi e sintesi: Ha notevoli capacità di analisi e di sintesi.

Utilizzo di referenze: Importanti approfondimenti.

(orale)

• Discutere dei principi di conservazione dell'energia meccanica, della quantità di moto e del momento angolare;
• Riflessione, rifrazione e legge di Snell;
• Equazione di Bernoulli per un fluido ideale e applicazioni;
• Descrivere la fenomenologia relativa a campi elettrici e magnetici

(verifica)

• Un cannone lancia un proiettile a velocità v0=100 m/s. Calcolare l’angolo di sparo del cannone per avere la massima gittata e determinarne il valore.
• Calcolare la pressione esercitata dalla forza peso di un corpo fatto di alluminio a forma di cubo, il cui spigolo vale 12 cm, poggiato con una faccia del cubo su un piano orizzontale.