FISICA GENERALE 1

L’insegnamento è una delle attività formative di base del corso di laurea in Chimica e Tecnologie Sostenibili, e consente agli/alle studenti di acquisire la conoscenza e la comprensione dei principali concetti della meccanica classica, bagaglio culturale fondamentale in ogni disciplina di ambito scientifico.
Obiettivi formativi dell’insegnamento sono: 1) sviluppare la capacità di risolvere problemi di meccanica classica (cinematica, statica, dinamica) applicandone le principali leggi; 2) favorire e stimolare l’utilizzo di un ragionamento logico e deduttivo nella risoluzione di detti problemi, approccio di importanza fondamentale per affrontare qualsiasi problema in ambito scientifico; 3) sviluppare la capacità di esporre concetti e ragionamenti scientifici in maniera formale, sia oralmente sia mediante scrittura; 4) sviluppare manualità, dimestichezza e autonomia nell’affrontare semplici problemi sperimentali, sia da soli sia in piccoli gruppi di lavoro; 5) favorire un approccio sperimentale adeguato all'indagine scientifica e all'utilizzo degli strumenti di misura; 6) saper trattare e interpretare i dati sperimentali raccolti, nonché proporli mediante una relazione scritta stilata in un linguaggio scientifico contestuale.

1. Conoscenza e comprensione
A) Conoscere le principali leggi e i principali concetti della fisica classica riguardanti la cinematica, la statica, la dinamica.
B) Conoscere le principali caratteristiche del processo di acquisizione e di elaborazione dei dati sperimentali.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
A) Saper utilizzare le leggi e i concetti fisici appresi per risolvere problemi teorici e pratici in maniera logica e deduttiva.
B) Saper realizzare una raccolta di dati sperimentali (da soli e in gruppo) e una conseguente elaborazione che risulti consistente nei risultati finali, da rendere esplicita mediante scrittura di una relazione scientifica.

3. Capacità di giudizio
i) Saper valutare la consistenza logica dei risultati a cui porta l’applicazione delle leggi fisiche apprese, sia in ambito teorico sia nel caso di dati sperimentali.
ii) Saper riconoscere eventuali errori tramite un’analisi critica del metodo applicato.

4. Abilità comunicative
i) Saper comunicare le conoscenze apprese e il risultato della loro applicazione utilizzando una terminologia appropriata, sia in ambito orale sia scritto.
ii) Saper interagire con il docente e con i compagni in modo rispettoso e costruttivo, in particolare durante i lavori sperimentali realizzati in gruppo.

5. Capacità di apprendimento
i) Saper prendere appunti, selezionando e raccogliendo le informazioni a seconda della loro importanza e priorità.
ii) Saper essere sufficientemente autonomi nella raccolta di dati sperimentali.

Avere raggiunto gli obiettivi formativi di ISTITUZIONI DI MATEMATICA CON ESERCITAZIONI – 1, possibilmente (ma non necessariamente) avendo superato l’esame di tale insegnamento. In particolare è opportuno che gli/le studenti sappiano padroneggiare i concetti e i metodi relativi al calcolo differenziale e integrale, oltre a possedere le dovute nozioni di trigonometria.

In relazione agli obiettivi formativi e ai risultati di apprendimento attesi, riportati nelle sezioni relative, i contenuti del corso possono essere divisi in due parti.

1a PARTE - Obiettivi formativi: 1), 2), 3). Risultati di apprendimento attesi: 1.A, 2.A, 3.i, 3.ii, 4.i, 4.ii, 5.i.

INTRODUZIONE
Introduzione al corso. Sistema internazionale di unità di misura. Definizione di osservatore.

CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE
Generalità sui vettori. Moto in più dimensioni. Definizione di spostamento, di velocità, di accelerazione. Moto rettilineo uniforme. Moto rettilineo uniformemente accelerato. Accelerazione tangenziale e centripeta. Moto circolare. Moto circolare uniforme. Equazione del moto armonico. Moto del proiettile.

DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE
Le forze. Concetti di forza e di massa (inerziale). 1a legge di Newton. 2a legge di Newton. Forza-peso, reazione vincolare, tensione di un filo. 3a legge di Newton. L'attrito. Attrito tra superfici solide: statico e dinamico. Coefficienti d'attrito. Resistenza di un fluido. Resistenza aerodinamica. Concetto di energia. Energia cinetica. Lavoro di una forza. Teorema dell'energia cinetica. Lavoro della forza-peso. Potenza di una forza. La forza elastica: legge di Hooke. Lavoro della forza elastica. Energia potenziale. Sistemi conservativi: energia meccanica e sua conservazione. Bilanci energetici per sistemi con forze sia conservative sia non conservative.

DINAMICA DEI SISTEMI DI PIÙ PUNTI MATERIALI
Sistemi di più punti materiali: vettore "centro di massa". Teorema del moto del centro di massa. 1a equazione cardinale della dinamica. Conservazione della quantità di moto. Gli urti. Il teorema dell'impulso. Il pendolo balistico. Momento della quantità di moto. Momento di una forza. 2a equazione cardinale della dinamica. 1° e 2° teorema di Koenig.

DINAMICA E STATICA DEL CORPO RIGIDO
Il corpo rigido. Il vettore velocità angolare. Momento angolare di un corpo rigido. Momento d'inerzia. 2a legge di Newton per il moto rotatorio di un corpo rigido. Teorema degli assi paralleli. Energia cinetica di un corpo rigido. Lavoro e potenza nel moto rotatorio di un corpo rigido. Pendolo semplice e pendolo fisico. Equazione del moto per piccole oscillazioni; periodo, frequenza, pulsazione. Equilibrio statico dei corpi rigidi: equazioni cardinali della statica.

MOTI RELATIVI
Velocità di trascinamento. Accelerazioni di trascinamento e di Coriolis. 2a legge di Newton in sistemi di riferimento non inerziali: forze apparenti.

MECCANICA DEI FLUIDI
I fluidi. Densità. Pressione. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Moto di un fluido. Linea e tubo di flusso. Portata. I fluidi ideali. Teorema di Bernoulli. Tubo di Venturi. Effetto Magnus. Teorema di Torricelli.


2a PARTE - Obiettivi formativi: 4), 5), 6). Risultati di apprendimento attesi: 1.B, 2.B, 3.i, 3.ii, 4.i, 4.ii, 5.i, 5.ii.

TEORIA DEGLI ERRORI
Inevitabilità degli errori. Importanza della loro valutazione. Errori sistematici e casuali. Stima degli errori casuali e loro rappresentazione. Cifre significative. Discrepanza. L'errore relativo. Misure indipendenti. Errore in funzioni arbitrarie di una variabile. Funzioni di più variabili: formula generale della propagazione degli errori. Valor medio, deviazione standard, deviazione standard della media. Istogrammi. Distribuzione-limite. La distribuzione normale (o di Gauss). Limiti di confidenza. Rigetto di dati. Discrepanza significativa. Media pesata. Metodo dei minimi quadrati. Regressione lineare. Covarianza e correlazione. Coefficiente di correlazione lineare.

LABORATORIO DI FISICA GENERALE 1
Misure ripetute del periodo di un pendolo di Kater: distribuzione gaussiana degli errori casuali.
Misure di dinamica di rotazione di un volano: determinazione del momento d’inerzia.

PRIMA PARTE
Come supporto allo studio, ogni testo di Fisica a livello universitario contenente le nozioni di base della meccanica classica è accettabile. Si suggerisce comunque uno dei seguenti testi:
P. MAZZOLDI, M. NIGRO, C. VOCI: Fisica, Volume I, EdiSES, Napoli,
G. VANNINI: Gettys Fisica 1 - Meccanica e Termodinamica V ed., McGraw-Hill, Milano.


SECONDA PARTE
Data la generalità delle nozioni di base della teoria degli errori, ogni testo universitario contenente le stesse è accettabile. Si caldeggia comunque il seguente testo: J. R. TAYLOR: Introduzione all'analisi degli errori. Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche. Zanichelli, Bologna.
Lettura integrativa:
M. LORETI: Teoria degli Errori e Fondamenti di Statistica, Edizioni Decibel-Zanichelli 1998 (liberamente e legalmente disponibile su Internet al sito: http://wwwcdf.pd.infn.it/labo/INDEX.html )

Il metodo previsto di verifica dell’apprendimento si articola in tre prove dal superamento obbligatorio: prova scritta, prova orale, prova di laboratorio. Il voto finale terrà conto dei risultati conseguiti nelle tre prove.

La prova scritta consiste in una serie di esercizi, relativi alla sola prima parte del programma riportato nella sezione “Contenuti”, da risolvere numericamente giustificando i metodi utilizzati per la soluzione. Tale prova mira a verificare che gli/le studenti abbiano acquisito i concetti presentati durante le lezioni e li sappiano applicare con coerenza e consistenza allo scopo di risolvere dei problemi. La prova scritta può essere sostituita dal superamento di due prove scritte intermedie, previste una verso la metà e l’altra alla fine del corso. La durata della prova scritta è di due ore (un’ora ognuna, nel caso delle due prove intermedie). Durante ogni prova scritta è consentito soltanto l’uso di una calcolatrice scientifica: non è quindi ammesso l’uso di appunti, libri, supporti elettronici, ...

La prova orale consiste in una serie di domande riguardanti entrambe le parti del programma riportato nella sezione “Contenuti”: gli/le studenti devono in tal modo dimostrare sia l’apprendimento degli argomenti svolti a lezione sia la capacità di esporli in maniera formale. La prova orale ha una durata di circa 30 minuti e deve essere sostenuta positivamente entro un mese dalla chiusura dell’appello in cui si è superata la prova scritta, in data da concordare con il docente. Il giudizio ottenuto nella prova orale andrà ad integrare (in positivo o in negativo) il voto della prova scritta.

La prova di laboratorio è subordinata alla partecipazione obbligatoria ad entrambe le due previste esperienze di laboratorio. Essa consiste nella stesura di una relazione scientifica riguardante le misure sperimentali realizzate in laboratorio, che deve riportare la descrizione dell’approccio sperimentale adottato, l’elaborazione dei dati raccolti, il risultato finale (comprensivo di incertezza) della grandezza fisica misurata. In tal modo si valuta la capacità degli/delle studenti di affrontare delle problematiche sperimentali e pratiche, di elaborare correttamente un insieme di dati sperimentali, di riportare per iscritto il proprio operato in maniera formale. La relazione viene valutata con un voto compreso tra –3 e +3, che verrà aggiunto al voto finale complessivo delle altre due prove (scritta e orale). La relazione dev’essere consegnata al più tardi qualche giorno prima dell’orale.

L’insegnamento è organizzato in:
a) lezioni frontali, comprensive di esercitazioni con risoluzione di problemi;
b) due esperienze di laboratorio in cui gli/le studenti, lavorando in gruppi di 3 persone, realizzano la raccolta dei dati sperimentali e la successiva elaborazione. Per entrambe le esperienze di laboratorio vi è l'obbligo di frequenza, pena la mancata possibilità di superare la parte d'esame relativa.

Nella piattaforma “moodle” di Ateneo è presente materiale didattico (testi d’esame; materiale proiettato in aula).

Italiano

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento:
Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA: disabilita@unive.it

scritto e orale

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Cambiamento climatico e energia" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile