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Ivan MARRI

Professore Associato
Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria

Insegnamento: Fisica I

Ingegneria meccatronica (D.M.270/04) (Offerta formativa 2023)

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire allo studente gli strumenti necessari per la comprensione e l’analisi dei fenomeni e delle grandezze fisiche relative alla meccanica classica e alla termodinamica, nonché le metodologie utili per la risoluzione di esercizi su tematiche affrontate durante il corso.

Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:


• Comprendere e analizzare i fenomeni e le grandezze fisiche relativi alla meccanica classica e alla termodinamica.
• Risolvere esercizi e problemi di cinematica, dinamica, fluidodinamica e termodinamica applicando le conoscenze acquisite.
• Sviluppare la capacità di scegliere autonomamente le metodiche di analisi e soluzione dei problemi relativi alle tematiche affrontate nel corso.
• Sviluppare la capacità di esporre in modo chiaro, rigoroso e conciso i concetti affrontati nel corso.
• Sviluppare la capacità di approfondire in modo autonomo aspetti collaterali agli argomenti proposti durante il corso.

Per un ulteriore approfondimento degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei “Risultati di apprendimento attesi”.

Prerequisiti

Concetti di base di geometria, trigonometria, algebra lineare, calcolo differenziale e integrale.

Programma del corso

L’insegnamento si svolge nel primo semestre del primo anno, per un totale di 81 ore di lezione teoriche più attività legate alle esercitazioni (9 CFU). I contenuti sotto riportati sono da considerarsi indicativi e potrebbero essere integrati o parzialmente modificati in funzione di situazioni contingenti o alla luce dei feedback da parte degli studenti. La suddivisione in CFU è puramente indicativa.
CFU 3
Cinematica e Dinamica (Massa puntiforme)
1) Moto uni- dimensionale.
2) Moto uniforme e moto uniformemente accelerato.
3) Moto in due e tre dimensioni: I vettori.
4) I vettori posizione, velocità ed accelerazione.
5) Moto circolare.
6) Moto dei gravi.
7) Principio di inerzia. Leggi di Newton.
8) Forza vincolare. Tensione.
9) Forza di attrito. Forza centripeta e forza centrifuga.
10) Forza elastica e moto armonico.
11) Pendolo semplice.
12) Conservazione della quantità di moto.
13) Lavoro eseguito da una forza.
14) Forze conservative. Energia potenziale e conservazione dell'energia.
CFU 3
Cinematica e dinamica del corpo rigido.
15) Momento angolare e momento di una forza.
16) Forze centrali. Gravitazione universale
17) Momento d'inerzia.
18) Momento d'inerzia di corpi uniformi: disco e sfera.
19) Centro di massa e moto di traslazione.
20) Coppia di forze.
21) Moto del corpo rigido.
22) Equilibrio del corpo rigido.
CFU 1
Fluidi e Onde
23) Linee di corrente ed equazione di continuità.
24) Equazione di Bernoulli.
25) Oscillazioni e onde
26) Moto armonico smorzato.
27) Moto armonico forzato.

CFU 2
Termodinamica
28) Sistemi termodinamici. Temperatura.
29) Calore e pressione.
30) Primo principio della Termodinamica.
31) Equazione di stato del gas perfetto.
32) Distribuzione di Maxwell-Boltzmann.
33) Principio di equipartizione dell'energia.
34) Calori specifici (Cp e Cv).
35) Trasformazioni termodinamiche.
36) Secondo principio della termodinamica.
37) Ciclo di Carnot.
38) La funzione di stato entropia.
39) Entropia e trasformazioni termodinamiche irreversibili.

Metodi didattici

La didattica è basata su lezioni frontali svolte tramite l’ausilio di lavagne virtuali. La frequenza non è obbligatoria ma fortemente consigliata. Il corso è erogato in lingua italiana. Tutte le informazioni relative al corso nonché il materiale didattico saranno caricate sulle piattaforme Moodle e/o Teams.
Modalità per studenti lavoratori: gli studenti lavoratori che non possono frequentare le lezioni devono comunicarlo al docente per ricevere le indicazioni specifiche sugli argomenti da studiare sui libri di testo consigliati e il materiale didattico.
Il docente riceve gli studenti su appuntamento richiesto via e-mail.

Testi di riferimento

Dispense del docente relative al corso disponibili su Moodle.
Testi Consigliati
Giancoli, Fisica I, Casa Editrice Ambrosiana
W. Edward Gettys, F. Keller, M. Skove, Fisica, vol. 1, ed.McGraw-Hill-Milano
S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale Meccanica Termodinamica
P. Mazzoldi, M.Nigro, C. Voci, Fisica, Vol. 1, ed SES, Napoli
R. A. Serway: Fisica, vol.1, ed. SES, Napoli


Verifica dell'apprendimento

L'esame si compone di una prova preliminare a risposta multipla che se superata dà accesso alla prova scritta costituita da problemi da risolvere. Chi supererà entrambe le prove scritte potrà accedere alla prova orale.
Lo scopo dell’esame è di verificare la capacità dello studente di risolvere problemi di meccanica del punto, del corpo rigido, dei fluidi e di termodinamica nonché la sua capacità di discutere in modo chiaro le tematiche affrontate durante il corso. Il punteggio finale si ottiene mediando i punteggi ottenuti nella prova scritta e nella prova orale. Le prove saranno svolte in presenza. La durata dell’esame scritto è fissata in 3 ore. Lo studente potrà utilizzare la calcolatrice e dovrà tenere spento il cellulare. Gli esiti saranno comunicati indicativamente entro due settimane dalla data d’esame; la pubblicazione avverrà tramite Esse3. Il voto è espresso in trentesimi e il superamento dell’esame comporta il raggiungimento della soglia dei 18/30.
Verranno inoltre svolte due prove d’esame in itinere, una durante la pausa di metà corso, l’altra a fine corso. Si tratta di prove scritte costituite da problemi e domande teoriche.
Ad ogni prova verrà assegnato un punteggio massimo di 16 punti. Il voto finale corrisponderà alla somma dei punteggi conseguiti nelle 2 prove. L'esame sarà ritenuto superato se si otterrà una valutazione complessiva maggiore o uguale a 18. La lode verrà data nel caso in cui la somma dei punteggi sia superiore a 30. Chi non dovesse raggiungere una valutazione complessiva di almeno 18 dovrà sostenere l'esame finale nelle sessioni ufficiali.

Risultati attesi

Tramite le lezioni in aula e il materiale didattico
fornito attraverso le dispense lo studente avrà le conoscenze di base della cinematica, dinamica, onde, termodinamica e l'abilità nel risolvere i relativi esercizi.
In particolare:
-Conoscenza e capacità di comprensione:
Lo studente svilupperà la capacità di comprendere e analizzare i fenomeni e le grandezze fisiche relativi alla meccanica e alla termodinamica
-Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Lo studente svilupperà la capacità di risolvere esercizi e problemi di meccanica, termodinamica e fluidi, applicando le conoscenze acquisite.
-Autonomia di giudizio:
Lo studente svilupperà la capacità di scegliere autonomamente le metodiche di analisi e soluzione dei problemi relativi alle tematiche affrontate nel corso.
-Abilità comunicative:
Lo studente svilupperà la capacità di esporre in modo chiaro, rigoroso e conciso i concetti affrontati nel corso.
-Capacità di apprendimento:
Lo studente svilupperà la capacità di approfondire in modo autonomo alcuni aspetti collaterali degli argomenti proposti nel corso.