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Oggetto:
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Fisica con Laboratorio Corso A

Oggetto:

Physics with Laboratory

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Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN1296
Docenti
Prof. Roberto Tateo (Titolare del corso)
Prof. Enrico Arnone (Titolare del corso)
Prof. Alessandro Cuoco (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Triennale in Scienze Naturali D.M. 270
Anno
1° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
9
SSD attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto
Prerequisiti
Conoscenze di base di: analisi, geometria, trigonometria, calcolo integrale e differenziale.
Propedeutico a
Astronomia
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento  si propone di fornire agli studenti:

*  conoscenze teoriche  di base per la  fisica classica con particolare riferimento alla meccanica,  ai fluidi,  alla  termodinamica, alle onde meccaniche e  all'ottica geometrica;

*  conoscenze di base dell'analisi statistica   per gli  errori casuali;

*  istruzioni per l'utilizzo di semplici apparecchiature;

The teaching aims to provide students with:

* basic theoretical knowledge of classical physics with particular reference to mechanics, fluids, thermodynamics, mechanical waves and geometric optics;

* basic knowledge of statistical analysis of random errors;

* instructions for the use of simple laboratory equipment;

 
Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione:

* una buona conoscenza di base  sui principali concetti di fisica classica;

* capacità di interpretare  e di utilizzare formule ed equazioni di fisica classica;

* dimestichezza con la raccolta e l'elaborazione dei  dati in laboratorio;

* capacità di utilizzare strumenti matematici per la risoluzione di problemi di base di fisica.

Knowledge and understanding:

* good basic knowledge on the main concepts of classical physics;

* ability to interpret and use formulas and equations of classical physics;

* familiarity with collecting and processing data in the lab;

* ability to use mathematical tools to solve basic physical problems.

 

 

Oggetto:

Programma

* Il concetto di misura,  le unità di misura  e le grandezze fisiche.

* Analisi dimensionale. Cifre significative e decimali.

* Sensibilità e precisione degli strumenti di misura.

* Misure ripetute: media aritmetica e curva di Gauss.

* Moto rettilineo uniforme.

* Velocità media e velocità istantanea.

* Accelerazione media ed istantanea.

* Moto uniformemente accelerato,

* Caduta verticale dei gravi.

* Il moto di un proiettile.

* Moto circolare uniforme.

* Primo, secondo e terzo principio  della dinamica.

* Il centro di massa.

* Le forze di attrito.

* La quantità di moto.

* Urto completamente elastico.

* Energia e trasferimento di energia.

* Lavoro svolto da una forza variabile.

* Lavoro svolto da una molla.

* Energia cinetica e energia potenziale.

* Forze conservative.

* Urto completamente anelastico.

* Equilibrio idrostatico di un fluido incomprimibile.

* Legge di Stevino  e principio di Pascal.

* La pressa idraulica.

* Il principio di Archimede.

* Equazione di Bernoulli.

* Sistema termodinamico.

* Equilibrio termico e temperatura.

* Dilatazione termica.

* Natura del calore.

* Equivalenza tra calore  ed energia.

* I calori latenti.

* Il primo principio della termodinamica.

* Lavoro di un gas.

* I gas  perfetti.

* La scala  Kelvin delle temperature.

* La legge dei gas perfetti.

* L'energia interna.

* Espansione libera di Joule-Thomson.

* Calore specifico a pressione e a volume costante.

* Espansione adiabatica di un gas perfetto e le tre equazioni di Poisson.

* La seconda legge della termodinamica e le macchine termiche.

* Ottica geometrica:  rifrazione e  la riflessione.

* L'indice di rifrazione.

* Approssimazione di Gauss.

* La legge di Snell.

* Riflessione totale.

* Lo specchio piano.

* Tipi di  lente.

* Immagine reale e virtuale.

* La lente di ingrandimento.

* Il microscopio ottico.

* La gravitazione

 

* The concept of measurement, the measurement units and the physical quantities.

* Dimensional analysis.

* Significant decimal places.

* Sensitivity and accuracy of measuring instruments.

* Repeated measures, arithmetic mean and the Gauss curve.

* Uniform motion.

* Average speed and instantaneous speed.

* Average and instantaneous acceleration.

* Unifomely accelerated motion.

* Vertical falling bodies.

* The motion of a bullet.

* Uniform circular motion.

* First, second and third law of motion.

* The center of mass.

* The friction forces.

* The quantity of motion.

* Completely elastic scattering.

* Energy and  energy transfer.

* Work done by a variable force.

* Work done by a spring.

* Kinetic  and potential energy.

* Conservative forces.

* Completely inelastic collisions.

* Hydrostatic equilibrium of an incompressible fluid.

* Stevino's law and Pascal's principle.

* The hydraulic pressure.


* Bernoulli's equation.

* Thermodynamic systems.

* Heat balance and temperature.

* Thermal expansion.

* The nature of the heat.

* Equivalence between heat and energy.

* The latent heats.

* The first law of thermodynamics.

* Work done by a  gas.

* The ideal gas.

* Kelvin temperature scale .

* The ideal gas law.

* The internal energy.

* Free Joule-Thomson expansion.

* Specific heat at constant volume and pressure.

* Adiabatic expansion of an ideal gas and the three equations by Poisson.

* The second law of thermodynamics and heat engines.

* Geometrical optics: refraction and reflection.

* The index of refraction.

* Gauss approximation.

* The Snell's law.

* Total reflection.

* The plane mirror.

* Lens types.

* Real and virtual image.

* Magnifying glass.

* The optical microscope.

* Gravitation
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Modalità di insegnamento

L'insegnamento consiste in 48 ore di insegnamento frontale.

In aggiunta sono previste 3 esperienze (per un totale di 6 ore) in  laboratorio e diverse ore di supporto alla preparazione delle esperienze e relazioni scientifiche. Il periodo di svolgimento delle esperienze sarà comunicato a inizio corso e sarà possibile prenotare il turno con le date più fruibili. I giorni di vacanza accademica sono esclusi. Dettagli su moodle.

Mentre la  frequenza alle lezioni teoriche è facoltativa, la partecipazione alla esperienze di laboratorio è obbligatoria. Tutto il materiale didattico verrà caricato sul sito Moodle.

Compatibilmente con l’evoluzione dell’emergenza sanitaria e con le disposizioni in materia di sicurezza sia le lezioni di teoria che le attività di laboratorio si svolgeranno in presenza nell'a.a. 2022-2023.

The teaching  consists in frontal lectures  (about 48 hours).

In addition, 3 laboratory experiences (accounting for 6 hours in total) and several hours of support for the preparation of the experiments and scientific reports will be provided. The period for carrying out the laboratory experiences will be defined at the beginning of the course. Students will be able to book the turn with the preferred dates. Dates of academic holidays are excluded. Details on the moodle webpage.

While the attendance to the theory lectures is optional,  participation in laboratory experiments is compulsory. Lectures and laboratories will be in presence in the a.a. 2022-2023.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste nella stesura delle relazioni di Laboratorio ed una prova scritta, entrambe obbligatorie. Si accede alla prova scritta solo dopo aver consegnato le relazioni. Entrambe le prove devono essere superate. Su richiesta del singolo studente e in presenza di certificazioni DSA l'esame scritto può essere sostituito con un esame orale.

RELAZIONI DI LABORATORIO -

La stesura delle relazioni è facilitata dalle istruzioni caricate sulla piattaforma Moodle insieme ad una guida pratica per analizzare e interpretare i dati raccolti in laboratorio. Le relazioni vengono valutate seguendo uno schema di punteggi messo a disposizione che permette di svolgere il lavoro auto-valutando il proprio operato. Attraverso le relazioni di laboratorio si intende verificare la familiarità acquisita dallo studente nella raccolta di dati sperimentali, loro analisi con valutazione degli errori associati e interpretazione dei risultati ottenuti. Vengono quindi valutati nello specifico: la comprensione dell'esperienza svolta, la descrizione dei dati raccolti e delle formule usate, l'analisi dei dati e degli errori, il corretto utilizzo di arrotondamenti e unità di misura, i grafici, la cura dell'elaborato e in modo particolare l'interpretazione dei risultati. Il voto della prova di Laboratorio è espresso in 30esimi, ha validità di 3 anni e contribuisce al voto finale per il 50%.


PROVA SCRITTA DI TEORIA -

L'esame di teoria consiste nella risoluzione di tre esercizi a scelta su 5 proposti o, in alternativa, di una domanda di teoria a scelta su tre proposte, più due esercizi. La durata dell’esame è di due 2 ore che può essere estesa per gli studenti con certificazione DSA. L'esame scritto contribuisce al voto finale per il 50%. (La prova di laboratorio e la prova scritta di teoria devono essere entrambe sufficienti)

E' possibile consultare un formulario personalizzato sintetico ed è consentito l'uso di una calcolatrice.
Lo scopo della prova scritta è di valutare la comprensione dei principi fondamentali della fisica e la capacità dello studente di applicarli per la risoluzione degli esercizi.
Viene verificata la capacità  di comprensione del testo e di contestualizzazione del problema all'interno del programma svolto in aula. Viene giudicato il rigore matematico  attraverso il corretto utilizzo del formule,  delle corrette  unità di misura e della consistenza dimensionale nei diversi passaggi algebrici.

 

 

The exam consists of a written theory test and in the drafting of laboratory reports, both mandatory. The written test can be accessed only after the submission of the laboratory reports. Students need to pass both parts of the exam. In the presence of a DSA certification, individual students can alternatively opt for an oral theory examination.

 

LABORATORY REPORTS -

 

The guidelines for drafting the reports are available on the Moodle internet platform. A scoring scheme and a practical guide for the analysis and interpretation of the data collected in the laboratory are also available. The works are marked according to the scoring scheme, useful also for self-evaluation. 

 

Through the laboratory reports, we intend to verify the familiarity acquired by the student in collecting equation data from experiments, their analysis with the estimate of the associated errors and the interpretation of the results. The following are then specifically assessed: the understanding of the experience carried out, the description of the data collected and the formulas used, the analysis of the data and errors, the correct use of rounding-offs and units of measurement, the graphs, the care of the report and in particular the interpretation of the results. The laboratory test grade is expressed in 30ths, is valid for 3 years and contributes 50% to the final mark.

 

WRITTEN THEORY TEST -

 

The theory exam consists of solving three exercises chosen out of 5 proposed or a theory question selected out of three proposals, plus two problems. The duration of the exam is two hours, extendable for students with DSA certification.

 

The written test contributes 50% to the final grade. It is possible to consult a synthetic personalised equation form, and the use of a pocket calculator is allowed. The purpose of the written test is to evaluate the understanding of the fundamental principles of physics and the student's ability to apply them for solving the exercises.

The ability to read the text and contextualise the problem within the classroom program is verified. 

Mathematical rigour, through the correct use of formulas, correct units of measurement and dimensional consistency will be assessed.

 

 

 

 

Testi consigliati e bibliografia

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Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet.

I testi base consigliati per eventuali approfondimenti:

Serway-Jewett "Principi di Fisica",  EdiSES.

The lecture notes are available on the website.

The texts recommended for further insights are:

Serway-Jewett,  "Principles of Physics", EdiSES.

 



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Orario lezioniV

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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    Ultimo aggiornamento: 21/07/2022 22:25