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Oggetto:
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Fisica con Laboratorio Corso B

Oggetto:

Physics with Laboratory

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN1296
Docenti
Dott. Livio Bianchi (Titolare del corso)
Prof. Nicolao Fornengo (Titolare del corso)
Dott. Francesco Pace (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
Richieste conoscenze di base di: analisi, geometria, trigonometria, calcolo integrale e differenziale.
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

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.

* Capacità  di comprensione e contestualizzazione  di testi di problemi di fisica.

* Dimestichezza con la raccolta e l'elaborazione dei  dati in laboratorio.

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

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

*Dimestichezza con semplici apparecchiature e con la raccolta e l'elaborazione dei  dati in laboratorio.

 

Autonomia di giudizio

Al termine di questo insegnamento lo studente sarà in grado di formulare un giudizio sull’applicabilità di leggi di fisica classica a problemi fondamentali delle scienze naturali.

 

Abilità comunicative

Al termine di questo insegnamento lo studente dovrà sapere:
- utilizzare il linguaggio matematico per descrivere un problema di fisica classica;
- saper presentare un’argomentazione di fisica classica, in particolare per le tematiche inerenti ad applicazioni nell'ambito delle scienze naturali.

Capacità di apprendimento

Al termine di questo insegnamento lo studente avrà le capacità di studio autonomo e di valutazione critica dei fondamenti fisici alla base dei fenomeni naturali.

Knowledge and understanding

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

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

* Capacità  di comprensione e contestualizzazione di testi di problemi di fisica.

* ability to understand and contextualize problems of classical physics;

familiarity with collecting and processing data in the lab;

 

Applying knowledge and understanding

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

*Dimestichezza con semplici apparecchiature e con la raccolta e l'elaborazione dei  dati in laboratorio.

 

Applying knowledge and understanding

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

* ability to use basic laboratory tools and to collect and analyse data from the lab.

 

Making judgements
At the end of the course, the student will be able to formulate a judgement on the application of classical physics laws to basic issues in natural sciences.

Communication skills
At the end of the course, the student will know how to:
- Employ a mathematical formalism to describe a problem concerning classical physics;
- Present a topic concerning classical physics, in particular focusing to the subjects related to applications in natural sciences.

Learning skills
At the end of the course, the student will develop the capability of self-study and self-evaluation concerning the fundamentals of physics behind natural phenomena.

 

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 elastico e anelastico.

*Gravitazione Universale

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.

* Onde meccaniche longitudinali e trasversali.

* Ottica geometrica: rifrazione e riflessione.

* Lenti e specchi.

* Cenni di elettromagnetismo 

 

* 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 elastic and inelastic collisions.

* Gravitation

* 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.

* Longitudinal and transverse mechanical waves.

* Geometrical optics: refraction and reflection.

* Lenses and mirrors.

* Basics of electromagnetism.

 
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Modalità di insegnamento

 

L'insegnamento consiste in circa 60 ore di attività teorica in aula suddivise in  48 ore di insegnamento frontale  e  circa 12 di tutoraggio per la risoluzioni di esercizi.

In aggiunta sono previste 4 o 5   esperienze in  laboratorio e diverse  ore di supporto alla preparazione delle relazioni scientifiche.

Mentre la  frequenza alle lezioni teoriche è facoltativa, la partecipazione alla esperienze di laboratorio è obbligatoria.

Per l’AA 22-23, le lezioni saranno svolte in presenza. Modalità didattiche alternative (streaming) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo in relazione allo stato della pandemia Covid-19.

The teaching  consists in about 60 hours of theory activity divided  in frontal lectures  (48 hours) and   problem-solving training  (about 12  hours).

In addition, 4 or 5 laboratory experiences and several hours of support for the preparation of scientific reports are provided.

While the attendance to the theory lectures is optional, participation in laboratory experiments is compulsory.

For the academic year 22-23, the lessons will be held in person. Alternative teaching methods (streaming) may be introduced following new University recommendations in relation to the state of the Covid-19 pandemic.

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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 e ottenuto un voto sufficiente (minimo 18 trentesimi). 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 1/2.


PROVA SCRITTA DI TEORIA -

L'esame di teoria consiste nella risoluzione di tre esercizi e in una domanda di teoria. 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 1/2. 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.

Per l'AA 22-23, gli esami si svolgeranno in presenza, con la sola eccezioni per gli studenti e le studentesse che autodichiarano, in relazione al Covid-19, fragilità personale o positività. Modalità alternative (online) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo in relazione allo stato della pandemia Covid-19.

 

The exam consists of a written test of a two-hour duration, in which two three physical problems are solved similar to those done in class and answering a theory question.

Both the ability to understand the text and the contextualization of the problem within the classroom program are verified.

Mathematical rigor is judged by the correct use of formulas, correct units of measure and dimensional consistency in the various algebraic steps.

The final mark will take into account the result of the written  exam (1/2 of final mark)  and the evaluation of  laboratory reports (1/2 of final mark).

For the academi year 22-23, exams will be held in person, with the sole exceptions of students who self-report, in relation to Covid-19, personal fragility or positivity. Alternative (online) methods may be introduced following new University recommendations in relation to the state of the Covid-19 pandemic.

 

 

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Attività di supporto

Sono previste circa 12 ore di tutorato,  facoltative e aggiuntive rispetto a quelle proprie dell'insegnamento, per lo svolgimento di numerosi problemi di fisica.

Tali attività sono in genere tenute dal docente o da giovani laureati.

There are about 12 hours of tutoring, optional and additional than those of teaching,  for the traning  to the solution of many physical problems.

These activities are usually held by the teacher or young graduates.

 

Testi consigliati e bibliografia

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

Il testo base consigliato è:

 Serway-Jewett "Principi di Fisica",  EdiSES.

The lecture notes are available on the website.

The recommended book is:

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

 



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    Ultimo aggiornamento: 16/09/2022 11:02
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