- Oggetto:
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Fisica
- Oggetto:
PHYSICS
- Oggetto:
Anno accademico 2019/2020
- Codice dell'attività didattica
- AGR0051
- Docente
- Prof. Maria Margherita Obertino (Affidamento interno)
- Corso di studi
- [001717] SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE
- Anno
- 1° anno
- Tipologia
- A - Di base
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- FIS/01 - fisica sperimentale
- Modalità di erogazione
- Convenzionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Scritto più orale facoltativo
- Prerequisiti
-
Sono richieste conoscenze di algebra, calcolo vettoriale, trigonometria, nonchè i concetti di base del calcolo differenziale ed integrale. La frequenza al corso di Matematica è fortemente consigliata.
A good knowledge of algebra, vectorial calculus and trigonometry is required, as well as the basics of differential and integral calculus. The attendance to the course of Mathematics is strongly recommended. - Propedeutico a
-
Nessuno
None - Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L'insegnamento intende fornire gli elementi necessari per la comprensione dei principali fenomeni fisici e delle leggi che li regolano. Si approfondiranno maggiormente gli argomenti di base considerati necessari per affrontare con una solida preparazione le successive aree formative. Per motivare lo studente nello studio di questa disciplina la trattazione formale sarà integrata con la presentazione di applicazioni a casi concreti, con particolare riferimento al settore agro-forestale quando possibile.
The course is meant to provide the basic elements necessary for the understanding of natural physical phenomena and their laws. It is focused on the concepts necessary for a better understanding of the arguments that students encounter in their carrier, and is carried out with particular reference to applications, specifically in the agro-forestry sector whenever possible.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine del periodo di insegnamento lo studente avrà appreso:
- le basi del metodo scientifico, comuni a tutte le discipline sperimentali;
- una scelta significativa di argomenti di fisica classica, presentati anche mediante esperienze di vita quotidiana o applicazioni al settore agrario e forestale.
Capacità di applicare le conoscenze
Al termine del periodo di insegnamento lo studente sarà in grado di
- analizzare un problema;
- individuare le leggi fisiche che regolano i fenomeni coinvolti;
- giungere alla definizione di adeguate strategie di soluzione.
Abilità comunicative
Al termine del periodo di insegnamento lo studente sarà in grado di utilizzare una corretta terminologia e un linguaggio tecnico-scientifico adeguato alla trattazione delle tematiche apprese.
Knowledge and understanding
The course provides the student with the basis of the scientific method common to all experimental disciplines, together with a significant choice of topics in classical physics, including examples from everyday life and applications to the agro-forestry sector.
Ability to apply acquired knowledge and understanding
The course will enable students to:
- analyse problems;
- identify physical laws governing the involved phenomena;
- find adeguate solution strategies.
Communication skills
The course will enable students to use an appropriate scientific language.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
L'insegnamento è strutturato di 60 ore di lezioni frontali durante le quali vengono trattati tutti gli argomenti in programma. Per favorire la comprensione, i concetti presentati vengono applicati alla risoluzione di esercizi di cui si illustra in dettaglio lo svolgimento. Per le lezioni frontali la docente si avvale di slide che vengono rese disponibili sulla piattaforma e-learning Moodle all’inizio di ogni argomento trattato. Viene infine proposta agli studenti una selezione di esercizi da svolgere a casa; la soluzione di questi ultimi, con tutti i passaggi, è resa disponibile sulla piattaforma e-learning Moodle.
ATTENZIONE! Nel secondo semestre del 2020, a causa dell'emergenza sanitaria dovuta al Covid-19, parte della didattica verrà erogata tramite modalità alternative. Verranno caricati sulla pagina Moodle dell’insegnamento (link in fondo a questa pagina) slide con commento video, esercizi e quiz a scelta multipla con soluzione.
È quindi indispensabile iscriversi all'insegnamento su Moodle.
The course is organized in frontal lectures (60 hours) where the various topics are presented and explained. The most relevant concepts are applied to the detailed solution of exercises and specific problems. Slides used by the professor during lectures are made available to students on the e-learning Moodle system before the beginning of every new topic. A selection of homework exercises is also made available; their step by step solution is uploaded on the e-learning Moodle system.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'apprendimento viene verificato costantemente attraverso domande a scelta multipla commentate con gli studenti ed esercizi svolti dagli studenti in aula. Sono inoltre previsti, a metà e al termine del periodo di insegnamento, due test con struttura simile alla prova scritta d'esame. Tali test, il cui esito non ha alcun peso sulla valutazione finale, consentiranno agli studenti di verificare il proprio grado di apprendimento e di comprendere appieno le modalità della prova scritta d'esame.
L'esame finale consiste in una prova scritta e una prova orale facoltativa.
Le conoscenze acquisite e la capacità di applicarle con rigore scientifico vengono verificare mediante la prova scritta di durata 120 minuti, durante la quale non è ammesso l’uso di libri e appunti. Tale prova è costituita da un test con 18 domande a risposta multipla, una domanda aperta di teoria, una domanda sulle unità di misura e 2 esercizi di cui viene valutato l'intero svolgimento. Capacità espositiva e proprietà di linguaggio vengono verificate mediante la domanda aperta.
La prova orale può essere sostenuta solo dagli studenti che hanno superato la prova scritta con votazione minima di 16/30 ed è facoltativa per coloro che nella prova scritta hanno ottenuto una valutazione maggiore o uguale a 18/30. La prova orale consiste in 2 domande riguardanti diversi argomenti del programma e inizia con la discussione di quanto svolto dallo studente nella prova scritta. Nel caso in cui si decida di sostenere la prova orale il voto finale è determinato come la media aritmetica delle votazioni ottenute nelle due prove, orale e scritta, con arrotondamento all'intero più vicino.
To insure the comprehension before new topics are introduced, learning is verified by means of discussion on multiple choice questions and exercises solved by students in class. Moreover, two tests, with a structure similar to the one of the written exam, are foreseen in the middle and at the end of the course. These tests are meant to be mainly self-evaluation tools for students; their result will not affect the final evaluation.
The final exam is organized as a written and an optional oral part.
The acquired knowledge and the student problem-solving abilities are tested through a two-hour written exam which must be carried out without the help of textbooks or notes. It consists of a multiple choice tests (18 questions), 1 open question, 1 question about units of measurement and 2 exercises. The ability to expose clearly the topics covered during the course is tested through the open question.
Only students who have passed the written exam with a grade greater or equal to 16/30 will qualify for the oral part. The oral exam is optional if the grade of the written part is greater or equal to 18/30. The oral exam consists in 2 questions about the topics taught during the course and always begins with a discussion on the written test. In case the oral exam is taken, the final assessment will be the average of the grades obtained in the written and oral part, rounded to the nearest whole number.
- Oggetto:
Attività di supporto
- Per ogni argomento in programma vengono resi disponibili sulla piattaforma e-learning Moodle test di autovalutazione (domande a scelta multipla, quiz vero-falso).
- Sono previste sessioni di esercitazioni (20 ore, facoltative ma aggiuntive rispetto a quelle dell'insegnamento) in cui gli studenti vengono aiutati nel risolvere gli esercizi proposti al termine di ogni macro-argomento del programma.
- Self-assessment tests (multiple choice questions, true-false quiz) are made available for each topic on Moodle e-learning system.
- A tutor will help students to solve the exercises proposed at the end of each topic (optional; 20 hours in total)
- Oggetto:
Programma
Tutti gli argomenti del programma afferiscono all'area delle conoscenze propedeutiche.
1. Grandezze fisiche e unità di misura
Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Unità di misura. Il sistema internazionale. Analisi dimensionale. Conversione di unità di misura. Notazione scientifica. Calcoli di ordini di grandezza. Grandezze scalari. Grandezze vettoriali.
2. Cinematica
Sistema di riferimento. Posizione, traiettoria. Velocità media e istantanea. Accelerazione media, istantanea, tangenziale e radiale. Diagramma del moto. Moto unidimensionale. Moto rettilineo, moto uniforme, moto uniformemente accelerato. Caduta di un grave. Moto in due dimensioni. Moto parabolico. Moto periodico, periodo e frequenza. Moto armonico semplice. Moto circolare uniforme. Posizione, velocità e accelerazione angolare; relazioni fra grandezze rotazionali e traslazionali.
3. Dinamica: forze e leggi di Newton
Concetto di forza. Le tre leggi di Newton. Forza gravitazionale. Differenza tra massa e peso. Condizione di equilibrio traslazionale. Forza normale. Forza centripeta. Forza elastica. Attrito statico e dinamico.
4. Dinamica: lavoro ed energia
Lavoro meccanico. Energia cinetica e teorema dell'energia cinetica. Forze conservative e energia potenziale. Energia meccanica e sua conservazione. Lavoro delle forze non conservative. Potenza.
5. Quantità di moto e urti
Impulso di una forza e quantità di moto. Sistemi isolati e conservazione della quantità di moto. Urti elastici ed anelastici in una dimensione.
6. Corpi rigidi in rotazione e statica
Energia cinetica rotazionale. Momento d'inerzia. Momento di una forza. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Esempi di corpi rigidi in equilibrio statico. Le leve. Centro di massa e baricentro.
7. Meccanica dei fluidi: idrostatica
Densità. Pressione. Principio di Pascal. Pressione idrostatica e legge di Stevino. Legge di Archimede e galleggiamento.
8. Meccanica dei fluidi: fluidodinamica
Fluidi ideali. Portata di un fluido. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli e sue applicazioni.
Fluidi reali. Viscosità. Resistenza idrodinamica. Legge di Hagen-Poiseuille. Flusso laminare e turbolento. Forza di attrito viscoso e legge di Stokes. Sedimentazione. Centrifugazione.
Tensione superficiale. Forze di adesione e coesione. Capillarità e legge di Jurin.
9. Temperatura e gas perfetti
Temperatura ed equilibrio termico. Descrizione macroscopica dei gas perfetti e loro equazione di stato.
10. Calorimetria e termodinamica
Calore. Capacità termica e calore specifico. Cambiamenti di fase e calore latente. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione ed irraggiamento. Legge di Fourier. Lo spettro di emissione di corpo nero, ipotesi di Planck e legge di Wien.
Lavoro in una trasformazione termodinamica. Energia interna. Il primo principio della termodinamica. Trasformazioni termodinamiche: trasformazione isobara, isocora, isotermica ed adiabatica.
Macchine termiche e il secondo principio della termodinamica. Rendimento termodinamico. Processi reversibili ed irreversibili. Macchine frigorifere.
11. Onde meccaniche e suono
Caratteristiche di un'onda: frequenza, periodo, lunghezza d'onda, velocità. Onde longitudinali e trasversali. Onde acustiche, infrasuoni, suoni e ultrasuoni. Intensita di un'onda, livello di intensità e di pressione sonora. Il decibel.
12. Elettricità e magnetismo
Carica elettrica, legge di Coulomb. Campo elettrico. Energia potenziale elettrostatica, potenziale elettrico e differenza di potenziale.
Corrente elettrica. Resistenza elettrica e prima legge di Ohm. Resistività e seconda legge di Ohm. Circuiti elettrici in corrente continua e in corrente alternata. Potenza nei circuiti elettrici. Effetto Joule. Resistenze in serie e parallelo. Capacità elettrica e condensatori. Energia immagazzinata in un condensatore.
Campo magnetico. Forza di Lorentz. Spettrometro di massa. Forza magnetica su un filo percorso da corrente. Campi magnetici prodotti da correnti (filo rettilineo, spira e solenoide). La legge di Ampere. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Lenz. Le leggi di Maxwell e le onde elettromagnetiche.
13. Onde elettromagnetiche
Caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico. L'effetto fotoelettrico. Natura corpuscolare delle onde elettromagnetiche; il fotone.
All the arguments are included in the area of introductory studies.
1. Physics and measurement
Fundamental and derived quantities. Units of measurement. The international System of units (SI system). Dimensional analysis. Convertion of units. Scientific notation. Order-of-magnitude calculations. Vector and scalar quantities.
2. Kinematics
Coordinate systems. Position and trajectory. Average and instantaneous velocity. Average and instantaneous, centripetal and tangential acceleration. Motion diagrams. One-dimensional motion. Rectilinear motion. One-dimensional motion at a constant velocity. One-dimensional motion at a constant acceleration. Freely falling objects. Two-dimensional motion. Parabolic motion. Periodic motion, period and frequency. Simple harmonic motion. Uniform circular motion. Angular position, velocity and acceleration. Relation between angular and linear quantities.
3. Dynamics: forces and laws of motion
The concept of force. Newton's laws. Gravitational force. Mass and weight. Translational Equilibrium. Normal force. Centripetal force. Elastic force. Force of static and kinetic friction.
4. Dynamics: energy and work
Work done by a force. Kinetic energy and work-kinetic energy theorem. Conservative forces and potential energy. Mechanical energy and its conservation. Work of non-conservative forces. Concept of power.
5. Linear momentum and collisions
Impulse and linear momentum. Isolated systems and linear momentum conservation. Elastic and inelastic collisions in one dimension.
6. Rotation of rigid objects and statics
Rotational kinetic energy. Moment of inertia. Torque. Conditions of static equilibrium. Examples of rigid object in static equilibrium. Levers. The center of mass and the center of gravity.
7. Hydrostatics
Density. Pressure. Pascal's law. Variation of pressure with depth. Archimede's principle.
8. Fluid dynamics
Ideal fluid. Flow rate. Equation of continuity. Bernoulli's equation. Applications of Bernoulli's equation.
Real fluid. Viscosity. Hydrodynamic resistance. Hagen-Poiseuille's law. Laminar and turbulent flow. Viscous resistance and Stokes' law. Sedimentation. Centrifugation.
Surface tension. Cohesive and adhesive forces. Capillarity. Jurin's law.
9. Temperature and gases
Temperature and thermal equilibrium. Macroscopic description of an ideal gas. Equation of state for an ideal gas.
10. Heat and laws of thermodynamics
Heat. Heat capacity and specific heat. Phase changes and latent heat. Mechanisms of heat transfer: convection, conduction and radiation. Fourier’s law. Black Body spectrum, Planck hypothesis and Wien's law.
Work in a thermodynamic process. Internal energy. The first law of Thermodynamics.
Isobaric, isovolumetric, isothermal and adiabatic processes.Heat engines and the second law of thermodynamics. Thermodynamic efficiency. Reversible and irreversible processes. Refrigerators.
11. Mechanical waves and sound
Main characteristics: frequency, period, wavelength, velocity. Longitudinal and transverse waves. Sound waves, ultrasound, infrasound. Intensity, sound intensity and pressure level; the decibel scale.
12. Electricity and magnetism
Electric charge. Coulomb's law. Electric field. Electric potential energy, electric potential and potential difference.
Electric current. Resistance and the first Ohm's law. Resistivity and the second Ohm's law. Direct and alternating current. Electrical power. Joule effect. Resistors in series and in parallel. Capacitance and capacitors. Energy stored in a charged capacitor.
Magnetic field. Lorentz force. Mass spectrometer. Magnetic force acting on a current-carrying conductor. Magnetic field generated by a current-carrying conductor (straight wire, wire loop, solenoid). Magnetic field flux. Faraday-Lenz's law. Maxwell's equations and electromagnetic waves.
13. Electromagnertic waves
Main characteristics of electromagnetic waves. The spectrum of electromagnetic waves. The photoelectric effect. The dual nature of light; the photon.
Testi consigliati e bibliografia
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Si consiglia l'utilizzo di uno dei seguenti testi:
- Serway - Jewett, Principi di Fisica, EdiSES
- Walker, Fondamenti di Fisica, Pearson
Sono disponibili sulla piattaforma e-learnig Moodle le slide delle lezioni, esercizi, video esplicativi e quiz di autovalutazione online.
Libro di esercizi svolti: Gordon, McGrew, Serway, Jawett, Esercizi di fisica. Guida ragionata alla soluzione, EdiSES.
Recommended books (choose one):
- Serway - Jewett, Principi di Fisica, EdiSES
- Walker, Fondamenti di Fisica, Pearson
Slides, exercises, video and online self-assessment tests are available on the Moodle e-learning system.
Book of exercises and solutions: Gordon, McGrew, Serway, Jawett, Esercizi di fisica. Guida ragionata alla soluzione, EdiSES.
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Note
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