Fisica sperimentale e fisica matematica

Obiettivi formativi

Il modulo di FISICA SPERIMENTALE ha lo scopo di:

• introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione del metodo sperimentale;
• insegnare gli elementi fondamentali della Meccanica;
• insegnare allo studente come esprimere in forma quantitativa le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico.

Il modulo di FISICA MATEMATICA ha lo scopo di:

• introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione della modellizzazione razionale;
• insegnare gli elementi fondamentali della Statica e la Dinamica dei sistemi di punti di corpi rigidi;
• fornire le basi di Meccanica dei Fluidi.

L’insegnamento contribuisce anche al potenziamento delle capacità trasversali Autonomia di giudizio, Abilità comunicative e Capacità di apprendimento degli studenti.

Risultati di apprendimento attesi

• Conoscenza e comprensione del metodo sperimentale.
• Conoscenza e comprensione dei principi fisici alla base dei fenomeni elementari nell'ambito della Meccanica, delle leggi sperimentali che li descrivono e dei limiti di tali descrizioni e delle principali grandezze fisiche impiegate per rappresentarli.
• Conoscenza e comprensione dei legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale.
• Conoscenza e comprensione degli elementi fondamentali della Statica e la Dinamica dei sistemi di punti di corpi rigidi, dell'analisi dei vincoli e dei gradi di libertà, delle equazioni cardinali, del Principio dei Lavori Virtuali e del Teorema dell'energia cinetica.
• Conoscenza e comprensione delle equazioni che regolano l'equilibrio e il moto dei sistemi liberi e vincolati e delle leggi sperimentali che li descrivono e dei limiti di tali descrizioni.
• Capacità di esprimere in forma quantitativa, trattabile con adeguato formalismo matematico, le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico.
• Capacità di effettuare l'analisi cinematica di sistemi liberi e vincolati, composti da punti e corpi rigidi; riconosce il numero dei gradi di libertà e le coordinate libere.
• Capacità di calcolare le principali grandezze meccaniche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari nell'ambito della Meccanica Razionale, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale.

Contenuti dell’insegnamento

Fisica Sperimentale

• Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Elementi di calcolo vettoriale.
• Cinematica (Sistemi di riferimento. Posizione, velocità e accelerazione. Esempi di moti. Cinematica in sistemi di riferimento relativi).
• Dinamica e statica del punto materiale (Principi della dinamica. Applicazioni: forza peso, forze elastiche, forze di attrito. Moto del pendolo, moto di un corpo vincolato a una molla. Teorema dell'impulso. Dinamica in sistemi di riferimento relativi).
• Lavoro ed energia (Lavoro e potenza. Teorema dell'Energia cinetica. Forze conservative e Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica).
• Dinamica dei sistemi (Forze interne e forze esterne. Prima equazione cardinale della dinamica. Teorema dell'impulso. Sistema di riferimento del centro di massa. Moto di sistemi di particelle. Teorema di Koenig. Energia di un sistema di corpi).
• Quantità di moto e urti (Conservazione della quantità di moto. Urti elastici e anelastici).

Fisica Matematica

• Cinematica (Gradi di libertà, coordinate libere. Sistemi solidali e corpo rigido. Configurazione, moto ed atto di moto. Condizione caratteristica dell’atto di moto rigido. Atto di moto rigido piano: velocità angolare, teorema di Eulero, centro di istantanea rotazione. Caratterizzazione cinematica dei vincoli sul corpo rigido piano. Cinematica dei sistemi di corpi rigidi piani.
• Statica (Equazioni cardinali della statica; Centro di massa e baricentro; Statica del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi. Principio dei lavori virtuali)
• Dinamica (Equazioni cardinali della dinamica; Momenti di inerzia; Quantità di moto, momento delle quantità di moto ed energia cinetica per il corpo rigido piano; Dinamica del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi: calcolo del moto e delle reazioni vincolari).
• Cenni di Meccanica dei Fluidi (Idrostatica; Fluidi ideali, densità e pressione; Principi di Pascal e di Archimede; Idrodinamica; Moto stazionario, equazione di Bernoulli).

Modalità di verifica

L’esame finale può essere sostenuto in forma scritta o in forma orale.

L’esame scritto consiste nello svolgimento di un test a risposta multipla con 31 domande, così da garantire la possibilità di conseguire la lode.

L’esame orale consiste in un colloquio nel corso del quale il docente formula almeno tre domande.

I quesiti sono formulati per valutare il livello di raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi.

Il voto finale tiene conto del voto ottenuto dallo studente attraverso la partecipazione alla didattica interattiva e del voto ottenuto nell’esame finale ed è determinato, quindi, dalla somma delle due valutazioni. Il voto finale è espresso in trentesimi.