Obiettivi Formativi

Il corso ha i seguenti obiettivi:  OF 1 (Conoscenza e comprensione): Far acquisire i concetti alla base del metodo scientifico quantitativo, della meccanica, dell'idrodinamica e dell'elettromagnetismo.  OF 2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione): Far utilizzare le conoscenze acquisite per l'analisi e la modellazione di fenomeni fisici e la risoluzione di problemi, con particolare enfasi su quelli di maggiore interesse per le discipline ingegneristiche.  OF 3 (Autonomia di giudizio): Sviluppare le capacità di comprendere, formulare e risolvere autonomamente problemi scientifici anche utilizzando metodi analitici e grafici. Sviluppare la capacità di leggere e interpretare la letteratura scientifica e tecnica nonché quella di reperire in essa le informazioni utili alla risoluzione dei problemi in esame.  OF 4 (Abilità comunicative): Far sviluppare la capacità di comunicare i risultati ottenuti utilizzando un linguaggio tecnico appropriato e di interagire sia con esperti sia con non specialisti.  OF 5 (Capacità di apprendimento): Far acquisire capacità di studio e apprendimento individuale idonee ad approfondire le conoscenze acquisite e ad affrontare ulteriori tematiche avanzate o settoriali.

Learning Goals

The course has the following objectives:  OF 1 (Knowledge and understanding): Acquiring the concepts underlying the scientific method, mechanics, hydrodynamics and electromagnetism.  OF 2 (Ability to apply knowledge and understanding): Making use of the knowledge acquired for the analysis and modeling of physical phenomena and the resolution of problems, with particular emphasis on those of greatest interest for engineering disciplines.  OF 3 (Autonomy of judgment): Developing the ability to understand, formulate and solve scientific problems also using analytical and graphical methods. Develop the ability to read and interpret the scientific and technical literature as well as to find information useful for solving the problems at hand  OF 4 (Communication skills): Developing the ability to communicate the results obtained using the appropriate technical language, and to interact with both experts and non-experts.  OF 5 (Learning skills): To acquire individual study and learning skills suitable for deepening the knowledge acquired and for tackling further advanced or sectoral topics.

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in aula condotte anche con l'ausilio di strumenti multimediali.

Teaching Methods

Lectures and classroom exercises with the aid of multimedia tools.

Prerequisiti

Conoscenze di base di fisica, matematica e chimica al livello della scuola media superiore.

Prerequisites

Basic high-school physics, mathematics and chemistry.

Verifiche dell'apprendimento

Sono previste quattro verifiche periodiche in itinere con quiz a risposta multipla, due prove scritte alla fine del corso e in tutte le sessioni d'esame, ed un colloquio orale finale. Gli studenti che ottengono un giudizio positivo nella prima e nella seconda prova in itinere sono esentati dal primo scritto, coloro che ottengono un giudizio positivo nella terza e nella quarta prova sono esentati dal secondo scritto. La valutazione delle prove in itinere e/o delle prove scritte è influente soltanto ai fini dell'ammissione alla prova orale ed esse rimarranno valide per 12 mesi dal termine delle lezioni. A richiesta, il colloquio finale può essere frazionato in due parti, in tal caso il voto d'esame risulta dalla media aritmetica dei voti riportati nelle due frazioni.

Assessment

Four multiple choice quizzes in term-time, two written tests after the term-time, and a final oral exam are expected. The students who obtain a positive rating at the first and the second term-time quizzes are exempted by the first written text, the students who obtain a positive rating at the third and the fourth term-time quizzes are exempted by the second written text. The evaluation of the on-going tests and / or of the written tests is influential only for the purposes of admission to the oral test and the same tests will remain valid for 12 months from the end of the lessons. Upon request, the final interviews can be divided into two parts, in which case the exam mark results from the arithmetic average of the marks reported in the two fractions.

Programma del Corso

1.Grandezze fondamentali e derivate, dimensioni, unità di misura, il S.I. Il metodo scientifico. 2. Cinematica del punto. Velocità. Accelerazione. Moto in più dimensioni. Curve orarie e traiettoria. Moto di un proiettile. Moto circolare uniforme. 3. Le leggi della dinamica. Prima legge. Seconda legge. Peso. Legge di Hooke. Dinamometro. Reazioni vincolari. Cenni su elasticità, plasticità, carico di rottura. Terza Legge. Attrito statico e dinamico. Oscillatore armonico. Resistenza del mezzo. Centro di massa. 4. Lavoro di una forza. Teorema del lavoro e dell'energia cinetica. Potenza. Lavoro di una forza elastica. Oscillatore armonico smorzato. Grave in mezzo viscoso. 5. Energia. Forze conservative. Teorema di conservazione dell'energia meccanica. Energia potenziale. Linee di forza. Curve di livello. Forza come gradiente dell'energia potenziale. Dissipazione. 6. Quantità di moto. Forza e variazione della quantità di moto per particelle e per sistemi. Conservazione della quantità di moto. Problemi di urto. Razzi. Equazione dei razzi. 7. Moti rotatori e momento angolare. Momento d'inerzia. Momento di una forza. Leggi cardinali della dinamica dei sistemi. 8. Gravitazione. Leggi di Keplero. Misura di G (bilancia di Cavendish). Energia potenziale gravitazionale. Velocità di fuga. Altezza massima di un proiettile. Campo gravitazionale. Il problema di Keplero. Equazione di Binet. Orbite circolari, ellittiche, paraboliche e iperboliche. 9. Idrodinamica. Pressione. Modulo di bulk. Leggi di Stevin, Pascal, Archimede. Esperienza di Torricelli. Portata. Legge di conservazione della portata. Equazione di Bernoulli. Legge di Torricelli. Viscosità. Legge di Poiseuille. Regimi laminare, turbolento e di transizione. Numero di Reynolds. 10. Elettrostatica. Carica elettrica. Legge di Coulomb. Legge di Gauss. Campo e potenziale elettrico. Capacità. Dielettrici. Correnti elettriche e legge di Ohm. Induzione elettrostatica. Dipolo elettrico e polarizzazione. 11. Elettromagnetismo. Dipolo magnetico e campo magnetico. Legge di circuitazione e teorema di equivalenza di Ampère. Magnetizzazione. Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday-Neumann. Corrente alternata. Corrente di spostamento e onde elettromagnetiche. Equazione delle onde elettromagnetiche. Rifrazione, dispersione ed assorbimento. Interferenza. Diffrazione.

Course Syllabus

1. Fundamental and derived quantities, dimensionality, units of measurement, SI. The scientific method. 2. Kinematics. Velocity. Acceleration. Motion in multiple dimensions. Position-time and velocity-time graphs, trajectory. Projectile motion. Uniform circular motion. 3. The laws of dynamics. First Law. Second Law. Weight. Hooke's law. Dynamometer. Reaction forces. Outline of elasticity, plasticity, tensile strength. Third Law. Static and dynamic friction. Harmonic oscillator. Resistance of the medium. Center of mass. 4. Work of a force. Theorem of work and kinetic energy. Power. Work of a spring force. Damped harmonic oscillator. Grave in viscous medium. 5. Energy. Conservative forces. Theorem of conservation of mechanical energy. Potential energy. Lines of force. Level curves. Force as the gradient of the potential energy. Dissipation. 6. Momentum. Force and variation of the quantity of motion for particles and systems. Conservation of momentum. Scattering. Rockets. Equation of rockets. 7. Rotations and angular momentum. Moment of inertia. Torque. Cardinal laws of the dynamics of systems. 8. Gravitation. Kepler's laws. Measure of G (balance of Cavendish). Gravitational potential energy. Escape velocity. Maximum height of a projectile. Gravitational field. Kepler's problem. Binet equation. Circular, elliptic, parabolic and hyperbolic orbits. 9. Hydrodynamics. Pressure. Bulk modulus. Laws of Stevin, Pascal, Archimedes. Torricelli's experiment. Mass and volume fluxes. Bernoulli equation. Torricelli's Law. Viscosity. Poiseuille's law. Laminar, turbulent and transition regimes. Reynolds numbers. 10. Electrostatic. Electric charge. Coulomb's law. Gauss law. Electric field and potential. Capacity. Dielectrics. Electrical currents and Ohm's law. Electrostatic induction. Electric dipole and polarization. 11. Electromagnetism. Magnetic dipole, and magnetic field. Circuital laws and Ampere's equivalence theorem. Magnetization. Electromagnetic induction. Faraday-Neumann law. Alternating current. Displacement current and electromagnetic waves. Electro-magnetic wave equation. Refraction, dispersion and absorption. Interference. Diffraction.