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PHYSICS

CODICE 108854
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 9 cfu al 1° anno di 10948 MARITIME SCIENCE AND TECHNOLOGY(L-28) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    L’insegnamento affronta le leggi fondamentali della meccanica, dell'idromeccanica, della gravitazione, delle onde e dell'elettricità, essenziali per la comprensione di qualsiasi applicazione scientifica e tecnologica che lo studente affronterà nel corso della sua formazione.

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    La frequenza e la partecipazione attiva alle attività educative proposte (lezioni ed esercitazioni) e allo studio individuale consentiranno allo studente di:

    - acquisire la capacità di descrivere e analizzare i concetti di base relativi alla misurazione delle grandezze fisiche

    - comprendere e applicare le leggi fondamentali della cinematica

    - comprendere e applicare le leggi fondamentali della dinamica a una varietà di situazioni comuni

    - comprendere, descrivere e applicare i concetti di base di energia cinetica e potenziale, lavoro e potenza

    - estendere le leggi fondamentali di cinetica e dinamica alla rotazione

    - comprendere e applicare i concetti di equilibrio ed elasticità

    - comprendere le leggi della gravitazione e applicarle al moto della Terra e dei satelliti

    - acquisire la capacità di descrivere e analizzare i concetti di base relativi a statica e dinamica dei fluidi e applicarli a situazioni reali

    - acquisire le nozioni base relative ai modi di oscillazione e alle onde meccaniche

    - acquisire le nozioni fondamentali riguardo all’elettricità e ai circuiti elettrici

    Lo studente sarà incoraggiato a comprendere i vantaggi e le limitazioni connessi all'uso di schemi e modelli, utilizzare correttamente il formalismo e il linguaggio scientifico, riconoscere l'applicabilità di schemi e modelli in situazioni di vita reale, impostare e risolvere esercizi e problemi all'interno dei contenuti proposti e valutare criticamente i risultati.

    PREREQUISITI

    Conoscenze di algebra e trigonometria piana.

    MODALITA' DIDATTICHE

    L’insegnamento è articolato in diverse fasi che combinano il lavoro personale dello studente, lavoro di gruppo e lezioni frontali svolte dal docente. La parte teorica verrà principalmente esaminata dagli studenti attraverso materiale scritto assegnato dal docente in vista della lezione seguente. Gli studenti sono chiamati a commentare il materiale attraverso una opportuna piattaforma informatica. Durante la lezione frontale, dopo che il docente avrà richiamato i concetti fondamentali precedentemente appresi dagli studenti, evidenziando i punti critici, verranno condivisi esempi pratici e problemi con gli studenti. In una prima fase gli studenti dovranno affrontare individualmente i problemi, al fine di acquisire la capacità di applicare i concetti appena richiamati. In una seconda fase, è previsto un lavoro di gruppo in cui piccoli gruppi di studenti confrontano il loro approccio al problema e proseguono il lavoro fino a trovare la soluzione. Una terza fase consiste nell’esposizione, da parte di uno dei gruppi degli studenti, del procedimento utilizzato per risolvere il problema all’intera classe. Durante queste fasi il ruolo del docente consisterà nel guidare gli studenti all’approccio corretto al problema e all’utilizzo appropriato dei modelli delle leggi fisiche appropriate.

    Si consigliano gli studenti lavoratori e gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Misure

    Quantità fisiche, standard e unità, Precisione e cifre significative, Analisi dimensionale

    Moto in una dimensione

    Posizione, spostamento e velocità media, Velocità istantanea e velocità, Accelerazione, accelerazione costante, accelerazionea caduta libera

    Vettori

    Vettori e loro component, Vettori unitari, somma di vettori, Moltiplicazione di vettori

    Moto in due e tre dimensioni

    Posizione e spostamento, Velocità media e velocità istantanea, Accelerazione media e velocità istantanea, Moto di unproiettile, Moto circolare uniforme, Moto relativo in una dimensione, Moto relativo in due dimensioni

    Forza e cinematica

    La prima e la seconda legge di Newton, Alcune forze speciali, Applicare le leggi di Newton, Forze d'attrito, La forza di trascinamento e la velocità terminale, La dinamica del moto circolare uniforme

    Energia cinetica e lavoro

    Energia cinetica, Lavoro e energia cinetica: Teorema dell'energia, Lavoro fatto da una Forza Costante, Lavoro fatto da una forza variabile, Potenza

    Energia potenziale e conservazione dell'energia

    Energia potenziale, Conservazione dell'energia meccanica, Lavoro fatto su un sistema da una forza esterna, Conservazionedell'energia

    Centro di massa e momento lineare

    Centro di Massa, Seconda legge di Newton per un sistema di particelle, Momento lineare, Collisione e Impulso, Conservazione del momento lineare, Momento e energia cinetica nelle collisioni, Collisioni elastiche in una dimensione, Collisioni in due dimensioni, Sistemi con massa variabile

    Rotazione

    Variabili rotazionali, Rotazione con accelerazione angolare costante, Relative alle variabili lineari e angolari, Energia cinetica di rotazione, Calcolo dell'inerzia rotazionale, momento torcente, Seconda legge di Newton per la rotazione, Lavoro e energiacinetica rotazionale

    Rotolamento, Momento torcente e Momento Angolare

    Rotolamento come combinazione di traslazione e rotazione, L'energia cinetica del rotolamento, Le forze del rotolamento, Momento angolare, Seconda legge di Newton in forma angolare, Il momento angolare di un sistema di particelle, Il momento angolare di un corpo rigido che ruota attorno a un asse fisso, Conservazione del momento angolare, Precessione di un giroscopio

    Equilibrio ed elasticità

    Equilibrio, Il centro di gravità, Alcuni esempi di equilibrio statico, Elasticità

    Statica dei fluidi

    Fluidi e solidi, Densità e pressione, Misura della pressione, Variazioni di pressione in un liquido a riposo, Principio di Pascal e principio di Archimede

    Dinamica dei fluidi

    Concetti generali del flusso dei fluidi, Linee di flusso e l'equazione della continuità, Equazione di Bernoulli, Campi di flusso, Viscosità, turbolenza e flusso caotico

    Oscillazioni

    Moto armonico semplice, Legge della forza per il moto armonico semplice, Energia nel moto armonico semplice, Pendoli, Moto armonico semplice smorzato, Oscillazioni forzate e risonanza

    Onde

    Onde longitudinali e trasversali, Velocità d’onda in una corda tesa, Energia e potenza di un’onda che si propaga lungo una corda, Equazione delle onde, Principio di sovrapposizione per le onde, Interferenza, Onde stazionarie e risonanza, Onde sonore, Battimenti, Effetto Doppler, Velocità supersoniche, Onde d’urto

    Legge di Coulomb e Campi Elettrici

    Carica elettrica, Conduttori e isolanti, Legge di Coulomb, Campo elettrico, Campo elettrico dovuto ad una carica puntiforme ed a un dipolo, Campo elettrico dovuto ad una carica lineare, Campo elettrico dovuto ad un disco carico, Carica puntiforme in un campo elettrico, Dipolo in un campo elettrico

    Potenziale elettrico

    Superfici equipotenziali, Potenziale dovuto ad una particella carica, ad un dipolo, ad una distribuzione continua di cariche, Energia potenziale elettrica per un sistema di particelle cariche, Potenziale di un capacitore carico isolato

    Capacità, Corrente, Resistenza e Circuiti

    Capacità, Capacitori in parallelo ed in serie, Energia immagazzinata in un campo elettrico, Capacitore con dielettrico, Corrente elettrica, Densità di corrente, Resistenza e resistività, Legge di Ohm, Potenza nei circuiti elettrici, Lavoro, Energia, Forza elettromotrice, Calcolo della corrente in un circuito con un solo ramo, Differenza di potenziale tra due punti, Circuiti a più rami, Circuiti RC

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    Vari testi coprono il materiale del corso. In particolare è consigliato:

    D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica, Casa Editrice Ambrosiana

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    DAVIDE FRANCESCO RICCI (Presidente)

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    Esame scritto e orale.

    Esame scritto

    L'esame consiste nel risolvere alcuni (tipicamente 5) problemi di fisica che vertono sugli argomenti principali del corso.

    Ammissione alla prova orale con una votazione dello scritto ≥ 16/30

    Sarà disponibile nelle date degli appelli ufficiali.

    Il candidato può scegliere di ripetere lo scritto se non soddisfatto del risultato. In questo caso però la consegna dell’elaborato annulla i risultati precedenti.

    In alternativa all'esame scritto a conclusione del semestre, saranno effettuate tre prove parziali durante il semestre: la votazione del primo e secondo test deve essere ≥ 12/30 per consentire l'accesso all'ultimo test parziale, altrimenti lo studente passa direttamente ad effettuare l'esame scritto completo a fine semestre. Per accedere all'esame orale la media dei voti dei tre test deve essere ≥ 15/30

    Esame orale

    Consiste nell'esposizione di un argomento del programma dell'insegnamento scelto dalla commissione, seguito da un'analisi e soluzione da parte dello studente di un problema scritto proposto dalla commissione. Coloro che accedono all'esame orale avendo superato i due test scritti intermedi potranno scegliere a loro piacimento l'argomento della prima domanda orale.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    L’esame scritto verificherà l’acquisizione delle conoscenze di base delle principali leggi fisiche che regolano la meccanica dei solidi, la meccanica dei liquidi, la gravitazione, le onde e l’elettricità, nonché la capacità di applicare tali conoscenze alla soluzione di problemi rappresentativi di situazione pratiche. Lo studente dovrà essere in grado di fornire la soluzione dei problemi utilizzando un approccio sistematico tramite schemi e modelli utilizzando gli strumenti formali acquisiti durante il corso. Sarà oggetto di valutazione la qualità dell’esposizione, l’utilizzo corretto della simbologia e l’accuratezza di tutti i passaggi formali utilizzati per giungere alla soluzione.

    L’esame orale verificherà l’acquisizione della capacità di associare tra loro le leggi fisiche e la capacità di utilizzarle per fornire una descrizione quantitativa di fenomeni tratti da situazioni pratiche.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note
    12/01/2023 14:30 GENOVA Scritto + Orale
    09/02/2023 14:30 GENOVA Scritto + Orale
    30/05/2023 14:30 GENOVA Scritto + Orale
    15/06/2023 14:30 GENOVA Scritto + Orale
    29/06/2023 14:30 GENOVA Scritto + Orale
    13/07/2023 14:30 GENOVA Scritto + Orale

    ALTRE INFORMAZIONI

    Su Aulaweb sono disponibili tutti i testi delle lezioni, esercizi agguintivi, tutorial e video che consentono di ampliare la propria preparazione all'esame.