Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Chiara ARDICCIONI (Crediti: 6 Ore di lezioneTeaching hours: 48)
Francesco SPINOZZI (Crediti: 2 Ore di lezioneTeaching hours: 16)
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [ST03] SCIENZE AMBIENTALI E PROTEZIONE CIVILE First Cycle Degree (3 years) - [ST03] ENVIRONMENTAL SCIENCES AND CIVIL PROTECTION
Dipartimento: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'AmbienteDepartment: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'Ambiente
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2018-2019
Obbligatorio
Crediti: 8
Ore di lezioneTeaching hours: 64
TipologiaType: A - Base
Settore disciplinareAcademic discipline: FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
ITALIANO
Italian
Conoscenze di base di matematica: rappresentazione cartesiana, equazioni e sistemi di primo e secondo grado, esponenziali, logaritmi, elementi di goniometria.
Basic mathematical concepts: representation on the Cartesian space, first and second order equations and systems, exponential and logarithmic functions, elementary goniometry functions.
Sono previste lezioni teoriche, (6 crediti, 48 ore), esercitazioni in aula (1 credito, 8 ore), e due esercitazioni di laboratorio svolte in piccoli gruppi. La frequenza al corso, seppure non obbligatoria, è fortemente consigliata. La frequenza al al laboratorio didattico è obbligatoria. Sono previste esercitazioni di laboratorio di recupero per gli studenti che sono risultati assenti.
Il materiale didattico consigliato è riportato nella piattaforma learn (https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6358).
The course includes theoretical lectures (6 credits, 48 hours), classroom exercises (1 credit, 8 hours) and two laboratory practicals taken in small working groups. Course attendance, although not mandatory, is strongly recommended. Attendance laboratory practicals is mandatory. For students who have been absent, recovery laboratory practicals will be planned.
Recommended teaching material is reported on the platform learn (https://learn.univpm.it/course/view.php?id=6358)
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire le conoscenze fondamentali di fisica utili per identificare, comprendere ed interpretare in modo quantitativo i fenomeni naturali. Il corso è centrato sulla fisica teorica e sperimentale di base (meccanica, proprietà dei fluidi, termodinamica, proprietà elettriche e magnetiche) necessaria per fornire una solida base scientifica a studi di tipo interdisciplinare.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Gli studenti dovranno essere in grado di conoscere e ricavare le leggi fisiche con le quali interpretare i fenomeni elementari che riguardano il movimento, l'energia, le proprietà termiche, l'elettricità e il magnetismo. Dovranno inoltre essere in grado di applicare tali leggi per risolvere esercizi numerici e di comunicare in modo chiaro il procedimento usato per arrivare alla loro soluzione. Gli studenti dovranno infine mostrare di aver compreso il metodo scientifico con cui misurare e interpretare in modo critico i fenomeni fisici osservati durante le esperienze di laboratorio.
Competenze trasversali.
Lo svolgimento delle esercitazioni in laboratorio, svolte mediante un lavoro di gruppo, e l'elaborazione di relazioni di laboratorio contribuiscono a migliorare il grado di autonomia di giudizio e la capacità comunicativa.
Knowledge and Understanding.
The course enables students to acquire a basic knowledge of Physics and to identify, understand and quantitatively describe natural phenomena. The course focuses on the basic theoretical and experimental Physics (mechanics, fluid properties, thermodynamics, electric and magnetic properties), which is needed to provide a robust scientific basis for interdisciplinary studies.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
Students should be able to know and to derive the physical laws necessary to describe basic phenomena involving movement, energy, thermal properties, electricity and magnetism. They should be able to apply the proper laws for solving numerical exercises and clearly communicate the procedure followed for finding their solution. Students should show to have understood the scientific method that they have followed during the experimental measurements and the critical interpretation of the the physical phenomena they observed during laboratory practicals.
Transversal Skills.
The activity during the laboratory practicals, carried out in a working group, and the preparation of laboratory reports help to improve student's autonomy and communication skills.
Contenuti (lezioni frontali, 7 CFU)
Metodo scientifico. Grandezze fondamentali e derivate. Sistemi di unità di misura. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni vettoriali. Vettore posizione e spostamento. Velocità media ed istantanea. Accelerazione media ed istantanea. Moto rettilineo uniforme. Moto uniformemente accelerato. Moto circolare uniforme. Velocità angolare Moto circolare non uniforme. Accelerazione centripeta e tangenziale. Moto parabolico. Concetto di forza. Principio di inerzia. Secondo principio della dinamica. Terzo principio della dinamica. Forza peso. Legge di Hooke. Composizione delle forze. Forze di contatto. Tensione di una fune ideale. Forza gravitazionale. Altre forze in natura. Attrito statico e dinamico. Esempi di moti in presenza di attrito. Sistemi non inerziali e forze apparenti. Sistemi di più particelle. Centro di massa. Posizione, velocità e accelerazione del centro di massa. Forze interne ed esterne. Quantità di moto. Principio di conservazione della quantità di moto. Esempi notevoli sulla conservazione della quantità di moto. Forze impulsive. Lavoro. Teorema dell’energia cinetica. Potenza. Campi scalari e vettoriali. Campo conservativo. Energia potenziale. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Forze dissipative. Energia potenziale gravitazione ed elastica. Urti elastici. Urti con cattura. Momento della forza. Equilibrio statico. Esempi notevoli di equilibrio statico. Momento angolare e momento d’inerzia. Principio di conservazione del momento angolare. Densità e viscosità dei fluidi. Pressione e principio di Pascal. Legge di Stevino. Principio di Archimede. Fluidi in moto stazionario. Legge di continuità. Teorema di Bernoulli. Fluidi reali. Moto laminare. Legge di Poiseille. Equilibrio termico. Temperatura e scale di temperatura. Coordinate termodinamiche. Stati termodinamici. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni quasistatiche. Calore e lavoro. Pressione di opposizione e lavoro di espansione-compressione. Calori specifici a pressione e volume costante. Esperimento di Joule. Primo principio della termodinamica. Trasformazioni isocora, isobara e isoterma. Adiabatica reversibile. Leggi di Poisson. Enunciati del secondo principio della termodinamica. Ciclo di Carnot. Rendimento di un ciclo di Carnot. Entropia. Disuguaglianza di Clausius. Espansione libera di un gas. Entropia e disordine. Esempi notevoli di cicli termodinamici. Carica elettrica, campo elettrico e potenziale elettrico. Teorema di Gauss. Conduttori ed isolanti. Condensatori. Corrente elettrica e leggi di Ohm. Campo magnetico e sue proprietà. Particelle cariche in campo magnetico.
Esercitazioni di laboratorio (1 CFU)
Allungamento di una molla elicoidale e verifica della legge di Hooke. Relazioni quantitative tra le grandezze fisiche che descrivono un moto uniformemente accelerato. Forze su un piano inclinato. Determinazione della densità dei liquidi. Azione della pressione atmosferica. Spinta ascensionale in funzione del volume di un corpo.
Contents (classroom lectures, 7 CFU)
Scientific method. Base quantities, derived quantities and dimensions. Systems of units. Scalars and vectors. Vector operations. Position and displacement vectors. Average velocity and instantaneous velocity. Average acceleration and instantaneous acceleration. Straight uniform motion. Uniformly accelerated motion. Uniform circular motion. Non-uniform circular motion and angular velocity. Centripetal and tangential acceleration. Parabolic motion. Concept of force. Principle of inertia. Second law of dynamics. Third principle of dynamics. Weight force. Hooke’s Law. Composition of forces. Contact forces. Tension of an ideal chord. Gravitational force. Other forces in nature. Static and dynamic friction. Examples of motions in the presence of friction. Non-inertial reference frame and apparent forces. Many-particles systems. Center of mass. Position, velocity and acceleration of the center of mass. Internal and external forces. Momentum. Principle of conservation of momentum. Basic examples for the conservation of momentum. Impulsive forces. Work. Kinetic energy theorem. Power. Scalar and vector fields. Conservative field. Potential energy. Principle of conservation of mechanical energy. Dissipative forces. Gravitational and elastic potential energy. Elastic and inelastic collisions. Moment of force. Static equilibrium. Basic examples of static equilibrium. Angular momentum and inertia. Principle of conservation of the angular momentum. Density and viscosity of a fluid. Pressure and Pascal’s Principle. Stevin’s law. Archimedes’ principle. Fluids in stationary motion. Law of continuity. Bernoulli’s theorem. Real fluids. Laminar motion. Poiseille’s law. Thermal equilibrium. Temperature and temperature units. Thermodynamic coordinates. Thermodynamic states. Equation of state of perfect gases. Quasistatic process. Heat and work. Opposition pressure and work of expansion-compression. Specific heat at constant pressure and volume. Joule’s experiment. First law of thermodynamics. Isochoric, isobaric and isothermal transformations. Adiabatic reversible transformation. Poisson’s laws. Statements of the second law of thermodynamics. Carnot cycle. Efficiency of a Carnot cycle. Entropy. Inequality of Clausius. Free expansion of a gas. Entropy and disorder. Notable examples of thermodynamic cycles. Electric charge, electric field and electric potential. Gauss’s law. Charged particles in an electric field. Conductors and insulators. Capacitors. Electricity and Ohm’s law. Magnetic field and its properties. Charged particles in a magnetic field.
Laboratory Practicals (1 CFU)
Elongation of a helical spring and verification of Hooke's law. Quantitative relationships among physical quantities that describe a uniformly accelerated motion. Forces on an inclined plane. Determining the density of liquids. Action of atmospheric pressure. Archimedes’ force as a function of the volume of a body.
L'esame consiste in una prova scritta (o due prove per itinere) ed in una successiva prova orale. Gli studenti non possono accedere alla prova orale senza aver superato la prova scritta. Gli studenti in corso che non hanno superato una delle due prove in itinere potranno affrontare negli appelli successivi una prova scritta che riguarda i contenuti dell'intero corso.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
I compiti scritti sono costituiti da tre esercizi numerici, ciascuno contenente tre o quattro domande. La valutazione della prova scritta riguarda il procedimento adottato e la correttezza dei risultati numerici raggiunti. Durante la prova orale viene valutata la relazione scritta relativa alle esperienze di gruppo svolte durante il laboratorio didattico. Viene inoltre valutata la capacità dello studente di conoscere la definizione e il significato delle grandezze fisiche e di svolgere le dimostrazioni delle leggi fisiche apprese durante il corso.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Il voto finale è misurato in una scala da 0 a 30. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto finale viene prevalentemente attribuito valutando la prova orale e tenendo conto in modo non quantitativo dei risultati della prova scritta. La lode viene attribuita quando lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia.
Learning Evaluation Methods.
The exam consists of a written test (or two partial tests) and an oral test. Students can not access the oral test without having passed the written test. Students who did not pass one of two partial tests during the course will take in the next scheduled exams a written test covering the content of the entire course.
Learning Evaluation Criteria.
All written test are constituted by three numerical exercises, each containing three or four questions. The written test is evaluated on the basis of the procedure that has been adopted and on the numerical results obtained. During the oral test the experimental report on laboratory practicals will be evaluated. It will be also assessed the student's ability to know the definition and the meaning of physical quantities and to formally derive the physical laws learned during the course.
Learning Measurement Criteria.
The final mark is expressed in a scale from 0 to 30. The exam is passed when the mark is greater than or equal to 18. Students can be awarded with the honour mark (30 cum laude).
Final Mark Allocation Criteria.
The final mark is mainly attributed evaluating the oral test and taking into account in a non quantitative manner of the written test mark. The honour mark is given when the student has demonstrated full mastery of the subject.
Appunti di lezione.
A. Giambattista, B. McCarthy Richardson, R. C. Richardson, "Fisica Generale. Principi e applicazioni", McGraw-Hill, seconda edizione, 2012.
P. Pavan, F. Soramel, “Problemi di Fisica Risolti e Commentati”, Casa Editrice Amborsiana, terza edizione, 2007
Qualunque testo di Fisica per corsi universitari.
Lecture notes.
A. Giambattista, B. McCarthy Richardson, R. C. Richardson, "Fisica Generale. Principi e applicazioni", McGraw-Hill, second edition, 2012.
P. Pavan, F. Soramel, “Problemi di Fisica Risolti e Commentati”, Casa Editrice Amborsiana, third edition, 2007
Any physics text for university courses.
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2018-2019
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427