- Oggetto:
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Fisica con Laboratorio Corso B
- Oggetto:
Physics with Laboratory
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- MFN1296
- Docenti
- Nicolao Fornengo (Titolare)
Francesco Pace (Titolare)
Gianpiero Gervino (Titolare) - 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 alle studentesse ed 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 si 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 occorrerà sapere:
- utilizzare il linguaggio matematico per descrivere un problema di fisica classica;
- 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 si avranno 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;
* Ability to understand and contextualize problems of classical physics;
* Familiarity with collecting and processing data in the lab;
Applying knowledge and understanding
* Ability to use mathematical tools to solve basic problems in physics.
* Familiarity 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.
* 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.
* Momento angolare e suo principio di conservazione.
* 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 and instantaneous speed.
* Average and instantaneous acceleration.
* Uniformely accelerated motion.
* Vertical falling bodies.
* The motion of a bullet.
* Uniform circular motion.* First, second and third law of motion.
* The centre of mass.* The friction forces.
* Momentum.
* 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.* Angular momentum and its conservation principle.
* 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 48 ore di lezioni frontali.
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 alle esperienze di laboratorio è obbligatoria.
The teaching consists in 48 hours of frontal lectures.
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.
- Oggetto:
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 per eventuali disturbi dell'apprendimento 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 dalla studentessa e 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 2 ore che può essere estesa per gli studenti e le studentesse con disturbi dell'apprendimento previa 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 delle formule, delle corrette unità di misura e della consistenza dimensionale nei diversi passaggi algebrici.Tutte le votazioni sono espresse in trentesimi.
The exams consists in a laboratory report and a written test and they are both compulsory. To take part to the written test, it is required to hand in the reports and obtain a mark of at least 18 over 30. Upon request of the student and presenting certifications for learning disabilities, the written test can be replaced by an oral examination.
LABS REPORTS -
The writing of the reports is made easier using the instructions loaded on the webpage of the teaching on the Moodle platform, together with a guide to analyse and interpret data collected during the experience in the lab. Reports will be evaluated following a point-scheme made available which allows a self-evaluation of the work done. With the reports, familiarity acquired in collecting experimental data, their analysis with the associated errors and interpretation will be evaluated. More in particular, there will be an evaluation of: understanding the experiment. the description of the data collected and of the formulas used, data analysis and errors, correct use of decimal places and units of measure, plots, the care in preparing the report and in particular the care in interpreting the results. The mark is in 30th, it is valid for three years and it counts for 1/2 of the final mark.
WRITTEN TEST -The exam consists in solving three exercises and answering a theory question. The exam lasts two hours and can be extended for students having any form of learning disability, upon presenting an appropriate certificate. The mark amounts to 1/2 of the final mark. It is possible to use a collection of formulas prepared by the student and a pocket calculator. The aim of the written test is to evaluate the understanding of physics fundamental principles and the student's capability in applying them to solve the exercises. It is verified the capability of understanding the problem and its conceptualization withing the teaching program. It is analysed the mathematical rigour by the correct use of formulas, of the correct units of measure and of the dimensional analysis in various algebraic steps.
All votes are expressed in thirtieths.
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Attività di supporto
Testi consigliati e bibliografia
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Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet.
I testi base consigliatisono:
Serway-Jewett, "Principi di Fisica", EdiSES.
Giancoli, "Fisica, principi ed applicazioni", Casa Editrice Ambrosiana
The lecture notes are available on the website.
The recommended books are:
Serway-Jewett, "Principles of Physics", EdiSES.
Giancoli, "Physics, principles and applications", Casa Editrice Ambrosiana
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Orario lezioni
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