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Fisica 1 - CORSO A (COGNOMI A-K)

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PHYSICS 1

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Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
MFN1249
Docenti
Prof. Marco Costa (Titolare del corso)
Prof. Antonaldo Diaferio (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea in Matematica
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
D.M. 270 TAF A - Base
Crediti/Valenza
9
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto e Orale
Prerequisiti

Nel corso vengono utilizzati alcuni strumenti di calcolo acquisiti nei corsi di Analisi Matematica 1 e di Geometria 1.

Basic knowledge of calculus and elementary geometry.

Propedeutico a

Fisica 2

Physics 2

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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Conoscenza della cinematica del punto, e delle leggi di trasformazione fra sistemi di riferimento - Conoscenza delle leggi della dinamica newtoniana applicate al punto materiale - Leggi di conservazione - Estensione delle leggi dinamiche e di conservazione ai sistemi di punti e ai corpi rigidi - Introduzione al campo gravitazionale. Conoscenza approfondita dei principi della termodinamica, della fisica dei fluidi incomprimibili.
Indicatori di Dublino: Conoscenza e comprensione.
Il corso si prefigge come scopo principale la formazione di base sui principi della meccanica classica, della termodinamica, della fluidodinamica (primo punto).
La formazione ottenuta nel corso dovrà essere al livello adatto a costituire un'importante impalcatura per i corsi più avanzati (quinto punto)
Indicatori di Dublino: Capacità di applicare conoscenza e comprensione
La formazione includerà una consistente capacità di risolvere problemi di media difficoltà nel campo della meccanica newtoniana, della termodinamica, della fluidodinamica e dei fenomeni ondosi. (secondo punto)
Indicatori di Dublino: Autonomia di giudizio e abilità comunicative.
Capacità di apprendimento adeguata ad affrontare nuovi argomenti attraverso un impegno autonomo ed ad intraprendere lo studio avanzato dei vari settori della matematica e delle fisica. Lo studente deve conseguire padronanza degli argomenti trattati nel corso, che si manifesta sia attraverso l'esposizione analitica (dimostrazioni) e sintetica della materia, sia attraverso la capacità di affrontare e risolvere problemi numerici specifici. (terzo e quarto punto)

 

To learn kinematics of a point particle, and the transformation laws between frames of reference. To learn Newtonian Dynamics' laws applied to a point particle. Conservation Laws - Extension of dynamics and conservation laws to many points systems and to rigid bodies - Introduction to the Gravitational Field. To provide a thorough understanding of the principles of thermodynamics, physics of incompressible fluids.

Dublin descriptors: knowledge and understanding.

The course is aimed at the basic formation about Classical Mechanics principles, Termodynamics, Fluidodynamics and Waves. (First Target).

The formation achieved during the course will have to be adequate to give an important framework for more advanced courses (Fifth Target).

Dublin descriptors: applying knowledge and understanding

The formation will include a valid capability to solve problems of average difficulty in the field of Newtonian Mechanics, Termodynamics, Fluidodynamics. (Second Target)

Dublin descriptors: making judgements and communication skills (Third and fourth target)

Appropriate learning skills to address new topics through autonomous commitment and to undertake advanced study of the various areas of mathematics and physics. The student must attain mastery of the topics covered in the course, either through the analytical presentation (demonstrations) and synthetic matter, or through the ability to address and solve specific numerical problems.

 

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Capacità di comprensione, risoluzione e discussione di problemi elementari di fisica.

Ability of understanding, solving and discussing simple problems in physics.

 

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Lectures and exercises in classroom.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta per quanto riguarda gli esercizi. Prova orale per verificare la comprensione degli argomenti trattati.

L'esame consiste in una prova scritta e in una orale. La prova scritta prevede tre esercizi, ha una durata di due ore e prevede come esito un giudizio (Sufficiente, Discreto, Buono, Ottimo).  Lo scritto è valido per tutta la sessione in cui viene superato.  Si può ripetere lo scritto nella stessa sessione al fine di migliorare il voto; il voto precedentemente ottenuto rimane valido fintantoché non si consegna il compito successivo. Presentarsi allo scritto e poi non consegnare non invalida il voto conseguito. La prova orale determina il voto finale. Il giudizio ottenuto allo scritto va considerato come la risposta alla prima domanda.

In periodo di emergenza sanitaria Covid-19 l'esame si svolgerà tramite collegamento telematico sulla piattaforma Webex. Consisterà nello svolgimento di una prova scritta e una prova orale, come descritte sopra. I dettagli tecnici sono forniti nella pagina Moodle, nella sezione Modalità di Esame.

Written solutions of elementary problems. Oral discussion of the course topics.

Two hours are given for the written test to be solved in the classroom: it requires the solution of three problems and has four possible grades: Passing grade, Good enough, Good, Excellent. The passed test only holds for that session of exams. If the test is repeated, the latest grade is valid. The final grade of the exam derives from the oral test. The written test is considered the first question of the oral test.

During the Covid-19 emergency, the exams will be on the online platform Webex. The exams will have a written test and an oral test as described on the Moodle website of the course, at the link of the exam procedure.

 

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Attività di supporto

Il corso prevede sia lezioni che esercitazioni in aula. Una volta alla settimana viene svolto un tutoraggio per aiutare gli studenti nello studio e affrontare i problemi incontrati nella preparazione.

 

Once a week a tutor session takes place to support the students in understanding the topics and solving the problems seen during the lectures.

 

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Programma

Concetti introduttivi su vettori e operazioni con vettori. Unita'di misura. Cinematica del punto materiale, definizione delle osservabili fisiche per caratterizzare il moto. Dinamica del punto materiale e equazioni del moto. Concetti di forza e di lavoro. Forze conservative e forze non conservative.Teorema dell'energia cinetica. Definizione per le forze conservative del concetto di energia potenziale. Teorema di conservazione dell'energia meccanica.  Moti di rotazione e definizione di momento angolare e momento di una forza.Dinamica dei sistemi di punti materiali: definizione di centro di massa, moto del centro massa. Corpi estesi: definizione di momento di inerzia per geometrie semplici. Relativita` galileiana. Forza Gravitazionale. Elasticita`: sforzi di compressione, trazione e taglio; modulo di Young; deformazioni, isteresi elastica e punto di rottura. Idrostatica: princiipio di Pascal, legge di Stevino, formula ipsometrica, principio di Archimede, centrifughe. Idrodinamica: teorema di Bernoulli, teorema di Torricelli, legge di Leonardo, fenomeno di Venturi. Liquidi reali: viscosita', legge di Newton, regime turbolento e numero di Reynolds, legge di Stokes. Termometria: equazione di stato di un sistema termodinamico; leggi di Boyle, Volta e Charles; equazione di stato dei gas perfetti e dei gas reali; postulato zero della termodinamica; scale di temperature. Calorimetria: calorimetri, caloria, calori specifici e trasporto del calore. Termodinamica: reversibilita' e irreversibilita' delle trasformazioni termodinamiche; principio di equivalenza di Mayer-Joule; primo principio della termodinamica e relazione di Mayer; trasformazioni politropiche; sorgenti e macchine termiche e secondo principio della termodinamica; teoremi di Carnot e di Clausius; entropia e suo principio. Teoria cinetica dei gas: equazione di Clausius-Kroenig, distribuzione di Maxwell-Boltzmann e teorema di Boltzmann; cenni di meccanica statistica e teorema H; terzo principio della termodinamica. Legame tra termodinamica e meccanica quantistica. Onde meccaniche: principio di sovrapposizione; equazione d'onda di d'Alambert; velocita' di propagazione, densita' di energia e intensita' delle onde; interferenza delle onde, battimenti e onde stazionarie; onde acustiche; effetto Doppler delle onde meccaniche.

Introductory concepts. Kinematics of pointlike bodies. Pointlike mass dynamics. Dynamics of many-body systems. Galileian relativity. Gravitational force. Elasticity: compression, traction and shear stresses; Young modulus; strain, elastic hysteresis and breaking point. Hydrostatics: Pascal's law, Stevino's law, hypsometric equation, Archimedes' law, centrifuges. Hydrodinamics: Bernoulli's theorem, Torricelli's theorem, Leonardo's law, Venturi's phenomenon. Real fluids: viscosity, Newton's law, turbulent regime, and Reynolds number, Stokes' law. Thermometry: equation of state of a thermodynamic system; Boyle's, Volta's, and Charles' laws; equations of state of perfect and real gases; zeroth postulate of thermodinamics; scales of temperature. Calorimetry: calorimeters, calorie, specific heat, and heat transfer. Thermodynamics: reversibility and irreversibility of thermodynamic  transformations; Mayer-Joule's equivalence law; first law of thermodynamics and Mayer's equation; polytropic transformations; heat reservoirs and heat engines and second law of thermodynamics; Carnot's and Clausius' theorems; entropy and entropy law. Gas kinetic theory: Clausius-Kroenig's equation, Maxwell-Boltzmann distribution and Boltzmann's theorem; basic elements of statistical mechanics and H-theorem; third law of thermodynamics. Link between thermodynamics and quantum mechanics. Mechanical waves: superposition principle; d'Alambert's wave equation; propagation velocity, energy density, and intensity of waves; wave interference, beats, and standing waves; sound waves; Doppler effect of mechanical waves.

 

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Testi consigliati e bibliografia

W.E. Gettys, F. Keller, M. Skove “Fisica 1 Meccanica, Temodinamica", ed. McGraw-Hill

A. A. Kamal "1000 Problemi svolti di Fisica Classica", ed. Piccin

 

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Orario lezioni

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Ultimo aggiornamento: 28/05/2020 15:45

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