Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2009/10
09AXLHK, 09AXLHG, 09AXLHJ, 09AXLHM, 09AXLJB
Fisica generale I
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Delle Telecomunicazioni - Torino
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Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Gerbaldo Roberto ORARIO RICEVIMENTO AC FIS/01 4 1 1 0 9
Strigazzi Alfredo ORARIO RICEVIMENTO     4 1 1 0 10
Vadacchino Mario ORARIO RICEVIMENTO     4 1 1 0 3
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
FIS/01 6 A - Di base Fisica e chimica
Obiettivi dell'insegnamento
- Il corso fornisce allo studente una cultura di base sui fondamenti di Meccanica e Termodinamica, nonche' la capacita' di distinguere tra modelli e fenomeni e di applicare modelli fisici e concetti matematici a problemi concreti nel campo ingegneristico
Prerequisiti
E' necessario che lo studente conosca e sappia applicare:
- il calcolo vettoriale;
- il calcolo differenziale e integrale (compresi integrali di linea, di superficie e di volume)
Programma
ELEMENTI DI METROLOGIA Concetto di grandezza fisica - Grandezze fondamentali e derivate ' Sistema Internazionale di unità di misura - Incertezza e sua propagazione - Minimi quadrati.

MECCANICA DEL PUNTO Cinematica: Definizione di velocità e accelerazione - Moto uniforme - Moto uniformemente accelerato - Moti periodici e moto armonico - Composizione di moti e moto relativo. Dinamica: Leggi della dinamica - Forze attive, reattive e apparenti - Forze peso, elastiche e di attrito - Diagramma di corpo libero -Teorema dell'impulso e conservazione della quantità di moto - Teorema dell'impulso del momento e conservazione del momento angolare - Teorema lavoro-energia cinetica - Campi vettoriali conservativi e non conservativi - Energia potenziale ' Teorema di conservazione dell'energia meccanica e sua estensione al caso di forze dissipative - Statica.

MECCANICA DEI SISTEMI Centro di massa - Forze esterne e forze interne - Teorema dell'impulso e conservazione della quantità di moto - Moto de l centro di massa - Teorema dell'impulso del momento e conservazione del momento angolare - Teorema lavoro-energia cinetica (per il centro di massa e per l'intero sistema) - Conservazione dell'energia meccanica e sua estensione al caso di forze dissipative - Urto elastico e anelastico. Meccanica del corpo rigido: Cinematica dei sistemi rigidi ' Insiemi equivalenti di forze - Dinamica dei sistemi rigidi - Equazioni cardinali ' Rotazione intorno ad un asse fisso - Momento d'inerzia - Moto roto-traslatorio - Campo gravitazionale. Leggi di Keplero.

TERMODINAMICA Termometria e calorimetria - Trasmissione del calore ' Dilatazione termica - Sistemi e trasformazioni termodinamiche - Equazione di stato dei gas perfetti - Primo e secondo principio - Entropia.
Programma (Prof. A. Strigazzi)
Programma dettagliato (6 cr)
I capitoli rimandano al testo di riferimento.

INTRODUZIONE (10 h di lezione-esercitazione)
Grandezza, misura, incertezza - Grandezze fondamentali e derivate - Sistemi e unità di misura. Misurazione diretta e indiretta. Conteggi di variabile casuale. Probabilità. Propagazione dell'incertezza (massima, e più probabile). Statistica descrittiva e inferenza. Intervallo fiduciale. Confronto di medie. Test di adattamento di una distribuzione sperimentale ad una distribuzione teorica. Correlazione lineare: metodo dei minimi quadrati.

MECCANICA (30 h di lezione)
Meccanica del punto
Cinematica
Cap.1 Moto rettilineo (1D). Riferimenti. Definizione di velocità e accelerazione scalari. Moto uniforme. Moto uniformemente accelerato.
Cap.2 Moto curvilineo piano (2D). Posizione, velocità e accelerazione come vettori. Componenti intrinseche. Moto circolare: accelerazione tangenziale e normale; velocità angolare e accelerazione angolare come vettori. Moto parabolico. Coordinate cilindriche e polari. Moto nello spazio (3D).
Dinamica e statica
Cap.3 Legge d'inerzia (Prima legge di Newton). Riferimenti inerziali e non-. Massa. Quantità di moto. Forze interattive. Seconda e terza legge di Newton. Prima eq. cardinale in un riferimento inerziale. Impulso. Teorema dell'impulso. Conservazione della quantità di moto. Forze come interazioni - Forza gravitazionale (peso), forze vincolari e attrito radente, forza elastica, attrito del mezzo (viscoso e idraulico). Forze centripete. Pendolo semplice. Tensione di una fune ideale. Statica del punto.
Cap.4 Lavoro. Integrale di linea. Differenziale esatto e non-. Potenza. Energia cinetica. Teorema lavoro-energia cinetica in riferimenti inerziali. Campi di forza. Vettore intensità di campo. Campi di forza conservativi: campi di forza uniformi, e campi centrali. Energia potenziale. Superficie equipotenziali. Conservazione dell'energia meccanica. Diagrammi di energia potenziale e tipi di equilibrio. Forze dissipative. Generalizzazione della conservazione dell'energia in presenza di forze dissipative. Momento di una forza. Momento angolare. Seconda eq. cardinale per polo fisso in un riferimento inerziale. Polo mobile. Impulso del momento. Teorema dell'impulso del momento e conservazione del momento angolare. Forze centrali.
Cap.5 Moto relativo. Moto relativo traslazionale. Trasformazione di Galileo e riferimenti inerziali. Principio di relatività classico. Moto relativo rotazionale. Riferimenti non inerziali: forze apparenti (o inerziali, o fittizie, o pseudoforze). Moto relativo e composizione di moti.
Meccanica dei sistemi
Dinamica dei sistemi
Cap.6 Sistemi discreti e continui. Momento statico. Centro di massa. Forze esterne e forze interne ad un sistema. 1° equazione cardinale. Teorema dell'impulso e conservazione della quantità di moto. Moto del centro di massa. Momento di una forza e di una coppia. 2° equazione cardinale (solo enunciato). Baricentro. Teorema dell' impulso del momento e conservazione del momento angolare. Teorema di Koenig per il momento angolare. Teorema lavoro (pseudolavoro)-energia cinetica per il centro di massa e lavoro-energia cinetica per l' intero sistema discreto (solo enunciato). Energia cinetica di rotazione. Teorema di Koenig per l'energia cinetica. Conservazione dell'energia meccanica. Energia interna di un sistema di particelle. Generalizzazione della conservazione dell'energia di un sistema in presenza di forze dissipative.
Dinamica e statica dei corpi rigidi
Cap.7 Sistemi rigidi. Sistemi continui. Densità. Momento d'inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Momento angolare di un corpo rigido in rotazione attorno ad un asse fisso. Moto bilanciato e non-. 2°Equazione cardinale: moto rotatorio attorno ad un asse fisso. Oscillazioni di un corpo rigido. Pendolo composto. Moto rototraslatorio. Rotolamento puro. Statica dei corpi rigidi.
Cap.8 Urto tra sistemi non vincolati. Urto elastico e completamente anelastico. Urto anelastico di prima e di seconda specie.
Moto oscillatorio
Cap.10 Moto armonico semplice: massa connessa ad una molla, pendolo - semplice e composto - con piccole oscillazioni (cenni al caso di oscillazioni non piccole).
Gravitazione.
Cap.11 Legge di gravitazione universale (Newton). Energia potenziale gravitazionale. Conservazione del momento angolare. Leggi di Keplero.

TERMODINAMICA (10 h di lezione)
Cap.12 e Cap.13 Sistemi e stati termodinamici. Energia interna di un sistema meccanico. Termometria e principio zero della termodinamica. Temperatura (scala Celsio). Gas perfetto. Energia interna di gas perfetto. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni termodinamiche reversibili e irreversibili. Trasformazioni tipiche. Energia interna e lavoro termodinamico. Calore (esperienza di Joule-Meyer). Primo principio della termodinamica e sue applicazioni ai gas perfetti. Calore specifico. Calore latente. Scala assoluta di temperatura. Piano di Clapeyron. Trasformazioni cicliche.
Cap.14 Enunciati del secondo principio della termodinamica e loro equivalenza. Motore termico: ciclo di Carnot reversibile a gas perfetto. Rendimento termodinamico. Temperatura termodinamica.

ESERCITAZIONI (14 h)
Si effettuano esercitazioni in aula, integrate con le ore di lezione, con esercizi e calcoli esemplificativi sugli argomenti trattati (corso diviso in due squadre).

LABORATORIO (8 h)
Gli studenti realizzano due esperimenti in laboratorio ('Pendolo semplice' e 'Misurazione mediante Geiger della radioattività del fondo e di 1 kg di KCl') integrati con le ore di lezione, elaborano le misure effettuate e apprendono a stendere una relazione sperimentale per ciascuna esperienza (corso diviso in quattro semisquadre).


Laboratori e/o esercitazioni
Esercitazioni in aula integrate con le ore di lezione. In laboratorio gli studenti realizzano due esperimenti ed elaborano le misure effettuate
Bibliografia
- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci 'Elementi di Fisica ' Meccanica e Termodinamica', EdiSES (Napoli, 2002)

- D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica (Meccanica e Termodinamica)" , Casa Editrice Ambrosiana (Milano 2001)

- S. Rosati 'Fisica generale', Casa Editrice Ambrosiana (Milano 2001)
Testi e materiale didattico (Prof. A. Strigazzi)
Testo di riferimento per il 2° corso:

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci - Elementi di Fisica - Meccanica - Termodinamica, EdiSES (Napoli, 2007)


Verifica la disponibilita in biblioteca
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
Due prove obbligatorie: la prima, di soglia; la seconda (scritta) di teoria e applicazioni. Orale facoltativo per chi ha superato entrambe le prove.
Modalità di verifica dell'apprendimento (Prof. A. Strigazzi)
Modalità d'esame

FISICA GENERALE 1 (Meccanica e Termodinamica)
09AXL, 1°, 2°, 3° corso III Fac - INF, 6 crediti
07AXL, 1°, 2°, 3° corso III Fac ' INF, 5 crediti

L' esame si articola in tre parti:
1) La prima parte è una prova di soglia e consiste in un test scritto;
2) La seconda parte richiede la soluzione di un problema
3) La terza parte riguarda accertamenti sulla teoria

Durante le prove non e' possibile consultare il libro di testo adottato, ne' altri libri, ne' appunti.

Il test ha la durata di mezzora; consiste in 10 domande a più risposte (di cui una singola giusta) implicanti definizioni, deduzioni, esercizi. Durante tale test gli studenti non possono portare con sè alcun materiale didattico, eccetto matita e penna (niente calcolatore tascabile). Il voto del test sarà, in decimi, pari al numero di risposte giuste.

Alla parte successiva dell'esame si può accedere solo avendo ottenuto alla I prova un voto almeno pari a 5.

La seconda parte d'esame è dedicata alla soluzione di un problema il cui voto sarà espresso in decimi. Alla soluzione del problema è riservata mezzora di tempo.

Uguale tempo è predisposto per rispondere a eventuali domande di teoria. L'accertamento sulla teoria scritto e/o orale vale complessivamente 10 punti.

Per determinare il voto complessivo vengono inoltre valutate le esperienze di laboratorio effettuate con relazione (2 sono le esperienze proposte) per un massimo di 3 punti che vengono sommati agli altri punteggi acquisiti. Il voto sarà definito in sede di orale breve.

Precisazione: Il bonus di 3 punti per i laboratori è una presentazione per l'orale breve; esso è valido solo se l'esame è dato entro tre anni solari (cioè entro la fine del 2012 per chi frequenta i lab quest'anno; entro la fine del 2011 per chi ha frequentato i lab l'anno scorso; entro quest'anno per chi ha frequentato i lab nel 2008). Il bonus di laboratorio dell'AA 2006/07 non è più spendibile.

Chi nella votazione complessiva raggiunge più di 30 avrà la lode.

L'eventuale orale completo è possibile solo per chi ha almeno 18 come punteggio delle prove scritte, ed è facoltativo.

Se uno studente rifiuta un voto finale maggiore o eguale a 18/30 viene considerato respinto con 17/30. L'interessato deve comunicare la sua scelta entro la data fissata per l'orale breve, ovvero per la registrazione.

Se l'esito dell'esame e' negativo: con voto minore di 18/30 e maggiore o eguale a 15/30, lo studente ha un risultato incompleto; con voto inferiore a 15/30, viene respinto.

L'esito dell'esame viene comunque registrato.

Gli studenti dovranno prenotarsi all'esame via Internet o mediante i terminali situati nei corridoi del Politecnico, entro le ore 12 del secondo giorno lavorativo che precede la data della prova; per accedervi devono portare con sé tesserino, e statino.

Alla registrazione lo studente deve portare con sè il libretto.


FISICA GENERALE 1 (Meccanica e Termodinamica)
03AXL - 1°, 2°, 3° corso III Fac ' INF, 4 crediti

Modalità identica al caso precedente, escluso il lab di Fisica


Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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