PRESENTAZIONE

L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base necessarie alla comprensione delle principali applicazioni della fisica tecnica all’ingegneria meccanica. Dopo l’introduzione ai principi della termodinamica dei sistemi energetici, viene affrontato lo studio dei cicli diretti ed inversi, della trasmissione del calore e delle principali problematiche legate al comfort termoigrometrico e alla climatizzazione ambientale; infine vengono presentati i fondamenti dell’energetica.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Obiettivi formativi

Attraverso i contenuti dell'insegnamento, lo studente è in grado di analizzare e risolvere semplici problemi nei diversi campi della fisica tecnica: termodinamica applicata, trasmissione del calore, comfort e climatizzazione ambientale.

Le lezioni e le attività mirano contemporaneamente a

• favorire l’acquisizione di una conoscenza critica dei temi o casi studio proposti e dei relativi fenomeni fisici,
• sostenere lo studente nell’acquisizione di un adeguato linguaggio tecnico-scientifico, quale strumento indispensabile sia alla comprensione di documentazioni tecniche sia al dialogo con i diversi attori dell’ingegneria meccanica.

Risultati di apprendimento

Al termine dell'insegnamento gli studenti dovranno

• ricordare le principali grandezze/proprietà termofisiche con le relative unità di misura,
• essere in grado di identificare con precisione il significato fisico dei termini che costituisco le espressioni matematiche delle relazioni/principi fisici, con particolare attenzione all’analisi dimensionale,
• essere in grado di interpretare correttamente un testo proposto, sapendo discutere l’applicazione o il caso studio presentato,
• essere in grado di risolvere semplici problemi numerici,
• avere una consapevolezza chiara dei fenomeni fisici trattati e delle relative implicazioni tecniche,
• avere acquisito un adeguato linguaggio tecnico-scientifico, che tenda a non lasciare ambiguità nell’interpretazione di quanto esposto.

Inoltre, quale auspicabile risultato più avanzato, gli studenti potranno anche acquisire una consapevolezza della materia tale da essere in grado di

• analizzare problemi più complessi relativi ad applicazioni fisico-tecniche nell’ambito dell’ingegneria meccanica,
• studiare soluzioni progettuali articolate inerenti al comfort termoigrometrico e agli impianti di climatizzazione.

PREREQUISITI

Per affrontare efficacemente i contenuti dell’insegnamento sono necessarie le seguenti conoscenze matematiche di base.

• Calcolo di aree e volumi di geometrie semplici.
• Funzioni: retta, modulo, parabola, iperbole, logaritmo, esponenziale, funzioni trigonometriche (seno, coseno, tangente e relative funzioni inverse).
• Risoluzione di equazioni e di primo e secondo grado, di equazioni con logaritmi e funzioni trigonometriche.
• Disequazioni semplici.
• Per la comprensione critica dei fenomeni fisici trattati è inoltre auspicabile la padronanza dei seguenti contenuti dell’analisi matematica.
• Significato di passaggio al limite.
• Calcolo differenziale in una variabile reale: interpretazione geometrica dei concetti di derivata ed integrale, calcolo di derivate e primitive di funzioni semplici.
• Equazioni differenziali ordinarie alle variabili separabili del primo e del secondo ordine.
• Risulta infine indispensabile la conoscenza della fisica generale, con particolare riferimento ai principali argomenti della meccanica.
• Unità di misura, grandezze scalari e vettoriali.
• Cinematica: spostamento, velocità, accelerazione. Moti rettilinei uniforme e uniformemente accelerato. Moto circolare uniforme.
• Dinamica: leggi fondamentali della dinamica, concetto di lavoro, energia cinetica e potenziale, potenza meccanica. Principio di conservazione dell'energia meccanica.
• Per poter affrontare la risoluzione di semplici problemi numerici è inoltre necessaria una adeguata dimestichezza nell'uso di una calcolatrice scientifica.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento è svolto in lingua italiana con modalità didattica prevalentemente tradizionale, alternando lezioni frontali ad esercitazioni numeriche.
Alcuni argomenti sono svolti secondo le modalità didattiche previste dal TBL (Team Based Learning), strategia didattica basata sullo studio indipendente e sull’apprendimento collaborativo. Prima della lezione, vengono assegnati i contenuti didattici per lo studio autonomo e sugli stessi contenuti vengono poi effettuate in aula attività individuali e di gruppo volte ad applicare e verificare le conoscenze acquisite (test a riposta multipla con feedback immediato, da risolvere individualmente o in gruppo, problemi pratici da analizzare e risolvere anche numericamente). Tutte le attività individuali e di gruppo sono soggette a valutazione.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Preliminare e indispensabile allo studio dei fenomeni fisici è la dimestichezza con le grandezze fisiche della meccanica e le relative unità di misura: al richiamo delle stesse viene infatti dedicata la parte introduttiva dell'insegnamento
L'insegnamento affronta quindi i principali temi della termodinamica tecnica, accennando all'analisi dei sistemi termodinamici e degli scambi energetici che li caratterizzano.
Di seguito si passa allo studio dei principali meccanismi di scambio termico, conduzione, convezione e irraggiamento. Infine vengono introdotte le basi della termoigrometria finalizzate all’analisi delle condizioni di comfort ambientale e preliminari allo studio degli impianti di climatizzazione. Infne vengono presentati i fodamenti dell’energetica.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Bergero S., Chiari A., Appunti di termodinamica, Aracne editrice, 2007.
Bergero S., Chiari A., Appunti di trasmissione del calore, Aracne editrice, 2012.
Bergero S., Chiari A., Appunti di termoigrometria e impianti, Aracne editrice, 2015.
Bergero S., Cavalletti P., Chiari A., Problemi di Fisica Tecnica, Dario Flaccovio, 2014

G. Guglielmini e C. Pisoni, Elementi di Trasmissione del Calore, Ed.Veschi, 1990
G. Guglielmini, E. Nannei e C. Pisoni, Problemi di Termodinamica Tecnica e Trasmissione del Calore, Ed. Ecig, 1985

Tutti i libri sono disponibili in biblioteca; gli stessi sono facilmente acquistabili sui principali siti internet e sono disponibili anche in formato elettronico.

In Aula Web viene messo a disposizione degli studenti l’ulteriore materiale didattico necessario, la bibliografia di riferimento completa, esercizi proposti e risolti, testi di esami relaviti all'insegnamento.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MATTIA DE ROSA (Presidente)

FRANCESCO DEVIA

ANNA CHIARI (Presidente Supplente)

GUGLIELMO LOMONACO (Presidente Supplente)

ANNALISA MARCHITTO (Supplente)

GIOVANNI TANDA (Supplente)

LEZIONI

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale sull’intero programma del corso.
La prova scritta verte sulla risoluzione numerica di problemi relativi alle principali tematiche trattate. La prova orale è rivolta ad accertare la conoscenza teorica delle stesse e soprattutto la comprensione critica delle problematiche affrontate.

Nel calendario ufficiale vengono riportate solo le date delle prove scritte. La data della prova orale viene comunicata al termine della prova scritta (generalmente nella settimana successiva a quella della prova scritta)

L'accesso alla prova orale è ammesso previo superamento della prova scritta. In caso di non superamento della prova orale la prova scritta non è più considerata valida.

Durante la prova scritta è consentito l'uso unicamente della calcolatrice, delle tabelle fornite ad inizio corso e di un formulario prodotto in modo autonomo dallo studente (foglio A4 fronte/retro) e contenente le formule di più difficile memorizzazione (non sono consentiti esercizi svolti).. Non è consentito l'utilizzo di libri e appunti.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Modalità di accertamento

L'esame consite in due prove:

Prova scritta (50%): svolto in ogni sessione d’esame, alla data indicata nel calendario, verte sulla risoluzione numerica di problemi relativi agli argomenti trattati in entrambi i moduli. Votazione in trentesimi.

Colloquio (50%): consiste in una serie di domande sugli aspetti teorici e pratici degli argomenti di moduli, volte ad accertare la comprensione critica dei principali concetti affrontati. Il colloquio può essere sostenuto solo a seguito di voto sufficiente nella prova scritta. Votazione in trentesimi.

Durante la prova scritta è consentito l'uso unicamente della calcolatrice, delle tabelle fornite ad inizio corso e di un formulario. Non è concesso l'utilizzo di libri e appunti.

Valutazione dell’esame finale

La valutazione finale è la media aritmetica del punteggio conseguito nella prova scritta e nel colloquio.
Per tutte le prove, la modalità di valutazione tiene conto di quanto specificato nei risultati di apprendimento.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Tutte le informazioni relative al corso (orario di ricevimento studenti, comunicazioni del docente, materiale didattico, ecc.) sono reperibili e costantemente aggiornate su AulaWeb.