Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Fisica I

17AXOLZ, 15AXOPI, 15AXOPL, 17AXOLN, 17AXOLP, 17AXOLX, 17AXOMA, 17AXOMB, 17AXOMC, 17AXOMH, 17AXOMK, 17AXOMN, 17AXOMO, 17AXOMQ, 17AXONX, 17AXOOA, 17AXOOD, 17AXOPC, 18AXOLS

A.A. 2018/19

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Dell'Autoveicolo - Torino
Corso di Laurea in Electronic And Communications Engineering (Ingegneria Elettronica E Delle Comunicazioni) - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Chimica E Alimentare - Torino
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Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica - Torino
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Corso di Laurea in Ingegneria Fisica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Del Cinema E Dei Mezzi Di Comunicazione - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Dei Materiali - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 76
Esercitazioni in aula 18
Esercitazioni in laboratorio 6
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Agnello Michelangelo - Corso 1 Professore Ordinario FIS/01 76 36 0 0 15
Andrianopoli Laura Maria - Corso 3 Professore Associato FIS/02 76 0 30 0 9
Bianco Stefano - Corso 2   Ricercatore a tempo det. L.240/10 art.24-B FIS/03 76 0 0 0 4
Bufalino Stefania - Corso 15   Professore Associato FIS/01 76 0 0 0 4
Daghero Dario - Corso 16 Professore Associato FIS/01 76 0 30 0 10
Dolcini Fabrizio - Corso 11 Professore Associato FIS/03 76 18 0 0 1
Ferrero Sergio - Corso 18 Ricercatore FIS/03 76 0 0 0 5
Gamba Andrea Antonio - Corso 17   Professore Associato MAT/07 76 0 30 0 8
Gerbaldo Roberto - Corso 8 Professore Associato FIS/01 76 18 6 0 16
Ghigo Gianluca - Corso 9 Professore Associato FIS/01 76 0 0 0 11
Gliozzi Antonio - Corso 14 Professore Associato FIS/01 76 0 30 0 9
Laviano Francesco - Corso 7 Professore Associato FIS/01 76 0 0 0 5
Mandracci Pietro - Corso 4 Professore Associato FIS/03 76 0 0 0 2
Porro Samuele - Corso 6   Ricercatore a tempo det. L.240/10 art.24-B FIS/03 76 0 0 0 3
Ruggiero Matteo Luca - Corso 10 Docente esterno e/o collaboratore   76 0 0 0 7
Scalerandi Marco - Corso 12 Professore Associato FIS/01 76 0 30 0 14
Scarfone Antonio Maria - Corso 5 Docente esterno e/o collaboratore   76 0 0 0 7
Tortello Mauro - Corso 13   Ricercatore a tempo det. L.240/10 art.24-B FIS/03 76 0 0 0 2
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
FIS/01 10 A - Di base Fisica e chimica
2018/19
L’ obiettivo principale del Corso Fisica I è di fornire allo studente una solida preparazione scientifica di base volta alla conoscenza, alla comprensione e alla descrizione quantitativa delle leggi fondamentali della natura, per quanto principalmente attiene alla meccanica, all’elettrostatica e alla termodinamica. A tale scopo, il Corso mira a dotare gli studenti dei necessari strumenti culturali e metodologici.
The main objective of the Physics I course is to provide the students with a solid scientific base, aimed to mature understanding and quantitative description of the fundamental laws of nature, concerning mechanics, electrostatics and thermodynamics.
- Conoscenza e capacità di comprensione (acquisizione delle basi teoriche e sperimentali della meccanica, dei fondamenti di elettrostatica e della termodinamica e comprensione critica delle loro leggi; avvio alla comprensione del metodo scientifico, della natura e delle modalità della ricerca in Fisica). - Applicazione pratica delle conoscenze acquisite (capacità di identificazione degli elementi essenziali di un fenomeno, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario; capacità di applicazione delle leggi e delle teorie a situazioni concrete mediante la risoluzione di problemi).
- Knowledge and understanding (acquisition of theoretical and experimental skills in mechanics, fundamentals of electrostatics and thermodynamics and critical understanding of their laws; start understanding the scientific method, the nature and modalities of research in Physics). - Practical application of the acquired knowledge (ability to identify the essential elements of a phenomenon, in terms of magnitude order and required level of approximation; ability to apply laws and theorems to practical situations through problem solving).
Il Corso presuppone che gli studenti conoscano gli argomenti trattati nel corso di Analisi Matematica I, in particolare l'utilizzo del calcolo differenziale ed integrale. Sono inoltre necessarie nozioni di trigonometria e una conoscenza di base del calcolo vettoriale
The students are assumed to know the topics covered by the course of Mathematical Analysis I, in particular the use of differential and integral calculus. Further prerequisites are notions of trigonometry and a basic knowledge of vector calculus.
INTRODUZIONE Il metodo sperimentale e le grandezze fisiche. L’operazione di misurazione. Dimensioni delle osservabili fisiche e unità di misura. Tipi di incertezze sperimentali e propagazione delle incertezze. CINEMATICA del punto. Richiami di calcolo vettoriale. Sistemi di riferimento. Posizione e spostamento, velocità, accelerazione in una e più dimensioni. Moto uniforme. Moto uniformemente accelerato. Moto vario. Moto in coordinate polari e cilindriche. Coordinate intrinseche (accelerazione tangenziale e normale). Moto circolare ed altri esempi. Cinematica dei moti relativi: leggi di composizione delle velocità e delle accelerazioni. DINAMICA del punto. Leggi di Newton. Forza e massa. Sistemi di riferimento inerziali. Forze in natura. Forze centrali. Forza di gravità. Forza di Coulomb. Forza elastica. Forze vincolari. Attrito statico e dinamico. Attrito viscoso. Sistemi di riferimento non inerziali: forze d’ inerzia o apparenti. Lavoro ed energia cinetica: definizione di lavoro, teorema dell’energia cinetica. Energia potenziale e conservazione dell’energia: campi conservativi di forze ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi ed applicazioni. Oscillatore armonico: moto armonico semplice, moto armonico smorzato e forzato. Risonanza. Quantità di moto e momento angolare: quantità di moto e teorema dell’impulso. Momento della forza e momento angolare. Il teorema del momento angolare. Legge di Gravitazione e Legge di Coulomb. Leggi di Keplero. Legge di gravitazione di Newton, massa inerziale e gravitazionale. Legge di Coulomb e carica. Principio di sovrapposizione degli effetti. Campo gravitazionale e campo elettrostatico. Linee di campo e flusso. Potenziale gravitazionale e potenziale elettrostatico. Teorema di Gauss per il campo gravitazionale e per il campo elettrostatico. Distribuzioni a simmetria sferica ed altri esempi. DINAMICA dei Sistemi di più particelle e URTI. Sistemi discreti e continui. Forze interne ed esterne. Centro di massa. Quantità di moto di un sistema di punti materiali. Teorema del centro di massa (I equazione cardinale della dinamica) e conservazione della quantità a di moto. Momento angolare di un sistema: Teorema del momento angolare (II equazione cardinale della dinamica) e conservazione del momento angolare. Riferimento del centro di massa e teoremi di Koenig. Urti: quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti elastici e anelastici di I e II specie. DINAMICA e STATICA del Corpo Rigido. Definizione di corpo rigido. Corpo rigido in pura traslazione. Corpo rigido in rotazione attorno a un asse fisso. Momento di inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Energia cinetica di un corpo rigido. Moto di rotolamento senza e con strisciamento. Leggi di conservazione per il moto di un corpo rigido. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Esempi ed applicazioni. MECCANICA DEI FLUIDI. Pressione. Statica dei fluidi: legge di Stevino. Leggi di Pascal e di Archimede. Dinamica dei fluidi ideali: linee di flusso e tubo di flusso. Portata. Teorema di Bernoulli. Esempi ed applicazioni. Cenni sul moto viscoso. TERMODINAMICA: calorimetria, I principio e gas perfetti. Termometria, trasmissione del calore. Equilibrio termodinamico e variabili di stato. Trasformazioni termodinamiche: reversibili e irreversibili. Trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare e isocore. Primo principio della Termodinamica, energia interna. Calorimetria. Gas perfetti. Teoria cinetica dei gas, lavoro ed energia interna. Applicazioni del I principio ai gas perfetti (relazione di Mayer, trasformazioni isoterme e adiabatiche). TERMODINAMICA: II principio ed entropia. Secondo principio della Termodinamica: enunciati di Kelvin e di Clausius. Macchine termiche e frigorifere. Rendimento ed efficienza. Ciclo di Carnot ed altri cicli. Teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Teorema di Clausius. Entropia.
INTRODUCTION The experimental method and the physical quantities. The measurement process. Dimensions of physical observables and units of measurement. Uncertainty (statistical and systematic errors) and uncertainty propagation. Particle KINEMATICS. Review of vector calculus. Reference frames. Position, displacement, velocity, and acceleration in 1, 2 and 3 dimensions. Uniform motion. Motion with constant and variable acceleration. Polar and cylindrical coordinates. Tangent and normal components of acceleration, radius of curvature. Circular motion. Velocity and acceleration composition laws. Particle DYNAMICS Mass and force. Inertial reference frames. Newton’s Laws. Gravitational force. Coulomb’s force. Elastic force. Constraints. Static and kinetic friction. Viscous resistance. Non inertial reference frames: fictitious forces. Work and kinetic energy: definition of work, work-energy theorem. Potential Energy and energy conservation: conservative force fields and potential energy. Mechanical-energy conservation. Examples and applications. Harmonic oscillator: harmonic motion, damped and driven harmonic motion. Resonance. Linear momentum and angular momentum: impulse-momentum theorem. Moment of a force (torque) and angular momentum. Angular momentum theorem. Newton’s Law of Gravitation and Coulomb’s Law. Kepler’s laws. Law of universal gravitation, inertial and gravitational mass. Coulomb’s law and charge. Superposition principle of forces. Gravitational and electrostatic fields. Field lines and flux. Gravitational and electrostatic potential: Gauss’ theorem, charge distributions with spherical symmetry and other examples. DYNAMICS and STATICS of many-particle systems and COLLISIONS. Continuous and discrete systems. Internal and external forces. Equation of motion of the center of mass. Total momentum of many-particle systems. Center of mass and linear momentum conservation. Angular momentum of many-body systems: Angular momentum theorem and conservation. Angular momentum and kinetic energy in the center-of-mass frame. Collisions: momentum and kinetic energy in collision processes. Elastic and inelastic collisions. DYNAMICS of a rigid body. Definition of rigid body. Translation and rotation about a fixed axis of a rigid body. Moment of inertia. Parallel-axis theorem. Rigid-body kinetic energy. Pure rolling motion. Rolling motion with slipping. Conservation laws in the rigid-body motion. Mechanical equilibrium of a rigid body. Examples and applications. MECHANICS OF FLUIDS. Pressure. Statics of fluids: hydrostatic pressure (Stevin’s law). Pascal’s law and Archimedes principle. Dynamics of ideal fluids: flux lines and flux tube. Equation of continuity. Bernoulli’s theorem. Examples and applications. Viscosity. THERMODYNAMICS: calorimetry, First Law of Thermodynamics and ideal gases. Basic concepts in thermometry and heat transfer. Thermodynamic equilibrium and variables of state. Reversible and irreversible thermodynamic transformations. Adiabatic, isothermal, isobaric and isochoric transformations. First Law of Thermodynamics, internal energy. Calorimetry. Ideal (or perfect) gases. Kinetic theory of gases, work and internal energy. Applications of the first law to ideal gases. THERMODYNAMICS: Second Law of Thermodynamics and Entropy. Second Law of Thermodynamics: Kelvin and Clausius statements. Heat engines and refrigerators. Thermal efficiency. Carnot’s cycle and other cycles. Carnot’s theorem. Thermodynamic temperature. Clausius’ theorem. Entropy.
Il Corso consta di lezioni ed esercitazioni in aula, nonché di esercitazioni di laboratorio.
Lessons, exercise classes and laboratory sessions will be given.
Modalità di esame: prova scritta; prova orale obbligatoria;
L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel Programma ufficiale dei Corsi di FISICA I e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi. Per ogni iscritto l’esame è costituito da una parte scritta e da una successiva parte orale obbligatoria. Le valutazioni degli scritti e degli orali sono espresse in trentesimi. Il voto finale viene determinato tenendo conto sia della prova scritta che della prova orale. SCRITTO: una votazione dello scritto inferiore a 16/30 è considerata non sufficiente. Durante lo scritto non si possono portare in aula libri di alcun tipo o appunti del corso. Può essere consentito l’uso di una calcolatrice non programmabile. L’esame scritto è rivolto ad accertare la capacità di risoluzione di quesiti e calcoli (sia simbolici che numerici) inerenti gli argomenti trattati nel corso. Lo scritto è articolato in 3-4 domande estese e ha durata di circa due ore. Principalmente si tratta di esercizi strutturati, ma possono in parte essere quesiti riguardanti aspetti della teoria discussa durante il corso. Una domanda estesa può anche essere sostituita da un test con domande brevi a risposta multipla. Gli esercizi dello scritto avranno un livello di difficoltà non superiore al livello degli esercizi svolti nel corso delle Esercitazioni e si ispireranno agli esercizi ed agli esempi del libro/libri di testo utilizzato/i dal docente. I libri saranno indicati dal docente all’inizio del corso. ORALE: per accedere all’orale i candidati devono riportare una votazione dello scritto maggiore o eguale a 16/30. L’esame orale è considerato sufficiente con una votazione di almeno 18/30. Per superare l’esame il voto finale, che tiene conto dei voti dello scritto e dell’orale, deve comunque esser maggiore o uguale a 18/30. L’orale sarà prevalentemente rivolto ad accertare una adeguata conoscenza della teoria discussa nel corso e potrà includere la discussione dello scritto e dell’attività di laboratorio. Gli argomenti di teoria discussi durante il corso sono elencati nel Programma dei Corsi di FISICA I del Politecnico. Di norma la parte orale dell’esame va sostenuta nell’appello in cui si è superato lo scritto.
Exam: written test; compulsory oral exam;
The goal of the exam is to test the knowledge of the candidate about the topics included in the official program of Physics I and to verify the skill in solving problems. The exam consists of two steps: a written exam followed by an obligatory oral exam. The assessment of both the written and the oral part is based on marks ranging from 0 to 30 (the maximum is 30 out of 30 cum laude). The final assessment is determined by considering both the marks obtained in the written exam and the interview. WRITTEN EXAM: a mark less than 16 out of 30 in the written exam is not sufficient for the admission to the oral exam. Candidates are not allowed to take in the exam room text-books or notes relevant to the Physics-I program. The use of electronic calculators can be allowed provided these are cleared of all pre-stored programmes or information. The written exam consists of 3-4 questions and its duration is about two hours. In general, these are exercises with the same degree of difficulty of the exercises discussed in the Physics-I lectures devoted to applications (esercitazioni). Part of these questions, however, might be focused on the theory included in the Physics-I program. One of the extended questions can be substituted by a test with multiple-choice short questions. The exercises proposed in this exam are inspired by the exercises/examples contained in the textbook used by the course lecturer. The text-book will be indicated by the lecturer at the beginning of the course. ORAL EXAM: students are admitted to the oral exam if the assessment of their written exam is 16 marks out of 30 or more. The assessment of oral exam cannot be less than 18 marks out of 30. The exam is passed if the final assessment (accounting for the marks of the written and oral exam) is 18 marks out of 30 or more. Oral exam is mainly oriented to check whether a candidate has a sufficiently wide knowledge of the theory of the Physics-I program. Oral exam may include questions concerning the written exam of the candidate and his activity in the physics laboratory. The theoretical topics discussed in the course lectures are summarized in the program of Physics-I courses of the Politecnico. In general, the oral exam must be passed in the same exam session (appello) in which the written exam is passed.


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