FONDAMENTI DI FISICA E MACCHINE
Modulo FISICA

Anno accademico 2022/2023 - Docente: DOMENICO LO PRESTI

Risultati di apprendimento attesi

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.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

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 Giovanna Tropea Garzia e Anna De Angelis.

Prerequisiti richiesti

Consigliata la frequenza del corso di Matematica.

Frequenza lezioni

Di norma obbligatoria

Contenuti del corso

1 – Introduzione

Stato di un sistema fisico e grandezze fisicamente significative - Unità di misura - Equazioni dimensionali

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.

Testi di riferimento

1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana;
2. Mazzoldi, Nigro, Voci: “Elementi di Fisica Vol. 1 – Meccanica e Termodinamica. Seconda edizione.” (EdiSES)

 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


AutoreTitoloEditoreAnnoISBN
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker Fondamenti di FisicaCasa Ed. Ambrosiana201513: 9788808182296
Mazzoldi, Nigro, VociElementi di Fisica Vol. 1 – Meccanica e Termodinamica. Seconda edizioneEdiSES20079788879594189

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Introduzionedispense
2Calcolo vettorialedispense
3Meccanicadispense
4Meccanica dei fluididispense
5Elettromagnetismodispense
6Fenomeni ondulatoridispense
7Elementi di otticadispense

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

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 livello di approfondimento degli argomenti trattati, proprietà di sintesi esposizione, capacità di ragionamento dello studente.

La votazione segue il seguente schema:

Non idoneo

Conoscenza comprensione argomento: Importanti carenze. Significative imprecisioni

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

Utilizzo di referenze: Completamente inappropriato

18-20

Conoscenza comprensione argomento: livello soglia. Imperfezioni evidenti

Capacità di analisi sintesi: Capacità appena sufficienti

Utilizzo di referenze: Appena appropriato

21-23

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

Utilizzo di referenze: Utilizza le referenze standard

24-26

Conoscenza comprensione argomento: Conoscenza buona

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

Utilizzo di referenze: Utilizza le referenze standard

27-29

Conoscenza comprensione argomento: Conoscenza più che buona

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

Utilizzo di referenze: Ha approfondito gli argomenti

30-30L

Conoscenza comprensione argomento: Conoscenza ottima

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

Utilizzo di referenze: Importanti approfondimenti.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

(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.