FISICA TECNICA I
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- GIACOMO BIZZARRI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- ING-IND/10
Obiettivi formativi
- Il Corso di Fisica Tecnica 1 si propone di trasmettere allo studente le conoscenze scientifiche di base, necessarie nel prosieguo della sua attività di studi, con particolare riferimento alle leggi della meccanica. L'approccio al problema fisico parte di norma dalle casistiche più semplici, rese progressivamente più articolate e complesse con l'avanzamento del corso in relazione alla maturazione dello studente e all'introduzione alle specifiche tematiche della meccanica e della statica del punto materiale e del corpo rigiro. Altro obiettivo fondamentale del Corso è quello di fornire gli strumenti necessari ad impostare equazioni di bilancio (di materia ed energia) allo studente del primo anno, che in generale potrebbe non essere ancora in possesso di tutte le necessarie conoscenze in ambito fisico.
CONOSCENZE:
_ meccanica classica (caratteristiche dei fenomeni di moto traslatorio e rotatorio, sia cinematici che dinamici)
_ termodinamica
_ fenomeni di scambio termico
_ impianti tecnici civili;
ABILITA':
_ comprensione dei fenomeni fisici di base
_ capacità di modellazione dei fenomeni reali e di rappresentazione degli stessi in base ai modelli fisici studiati
_ capacità di esprimere a livello progettuale le conoscenze così acquisite
_ gestione di progetti di sistemi impiantistici reali di diverso genere Prerequisiti
- Nessuna propedeuticità è richiesta. Le conoscenze e le abilità che lo studente del primo anno dovrebbe aver acquisito al termine del percorso delle Scuole Superiori sono di norma sufficienti a consentire una frequenza attiva al corso sin dalla prima Lezione.
In ogni caso è cura del Docente procedere ad effettuare specifici approfondimenti di ripasso dei criteri generali alla base dei principi della fisica generale. Contenuti del corso
- Il corso si sviluppa in tre fasi, la prima inerente alla Fisica Generale, con introduzione alle leggi della cinematica, della meccanica e dell’energetica, la seconda, più applicativo, finalizzata a fornire gli elementi necessari ad affrontare le problematiche inerenti la progettazione preliminare degli impianti tecnici negli edifici, una ultima parte di esercitazione finalizzata all’applicazione delle conoscenze di cui alla seconda parte su un caso reale di progetto di edificio.
Parte 1 - PRINCIPI DI FISICA MECCANICA
Introduzione: Le unità di misura, i campioni e il sistema SI. Le grandezze fisiche fondamentali e derivate. Le dimensioni e l'analisi dimensionale. Moto: la cinematica I sistemi di riferimento. Il cambiamento di unità di misura. La velocità. L'accelerazione. moto uniformemente accelerato. Cinematica in due o tre dimensioni: L'addizione di vettori: metodi grafici. Il metodo analitico per la somma di vettori: le componenti di un vettore. La cinematica relativa. Il moto dei proiettili. Il moto circolare. Dinamica I: le leggi di Newton: La forza. La prima legge di Newton. La massa. La seconda legge di Newton. La terza legge di Newton. L'applicazione delle leggi di Newton: le forze come vettori. Dinamica II: L'applicazione delle leggi di Newton in presenza di attrito. I sistemi di riferimento rotanti; forze inerziali. Lavoro ed energia: L'energia cinetica e il teorema dell'energia cinetica. Le forze conservative e le forze non conservative. L'energia potenziale. L'energia meccanica e la sua conservazione. Il centro di massa. La quantità di moto e la sua relazione con la forza. La conservazione della quantità di moto. L'impulso e gli urti. La cinematica rotazionale. La natura vettoriale delle grandezze angolari. Il momento di una forza. La dinamica rotazionale; momento torcente e inerzia rotazionale. Il calcolo del momento d'inerzia. Equilibrio, elasticità e rotture: Statica: lo studio dei corpi in equilibrio. Le condizioni per l'equilibrio. Elasticità e moduli di elasticità: sollecitazioni e deformazioni. La densità e il peso specifico.
Parte 2 - ELEMENTI DI ENERGETICA
I bilanci energetici. Fonti – Vettori – Usi Finali - Impianti termoelettrici convenzionali. Impianti termoelettrici alimentati a fonte rinnovabile. La cogenerazione. Le reti di teleriscaldamento. Impianti eolici. Impianti idroelettrici. Impianti geotermici. Impianti solari (fotovoltaici-termici-termodinamici). I sistemi all'idrogeno. Fondamenti di Efficienza Energetica negli Edifici. Introduzione alla Normativa di Settore. Il Bilancio energetico a livello di Edificio e quartiere. La pianificazione energetica. Efficienza Energetica nelle aree industriali.
Parte 3: ESERCITAZIONI Metodi didattici
- Il corso è organizzato nel seguente modo:
- lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso;
- esercitazioni per l’analisi di semplici configurazioni impiantistiche termiche ed elettriche da applicarsi su casi studio decisi di concerto tra gruppi di 2/3 studenti e il Docente, indicativamente per 3 esercitazioni guidate di 2 ore ciascuna. Al termine delle esercitazioni guidate seguiranno sessioni di confronto e analisi dei risultati progettuali esposti dai diversi gruppi di lavoro.
- esercitazioni presso le aule in disponibilità del corso preliminari all'esame finale. Le esercitazioni saranno due, la prima a metà del corso, la seconda al termine dello stesso, e avranno una durata indicativa di 1 ora e mezzo ciascuna. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente descritti.
L’esame è diviso in 3 parti, distribuite durante il corso.
Una prima prova parziale che sarà svolta a metà del corso sugli argomenti svolti a quella data (cinematica, dinamica, fondamenti di energetica) . La prova ha lo scopo di valutare lo studio della materia e la comprensione degli argomenti di base e, se positiva sarà ritenuta come parte dell'esame finale. Per superare la prova è necessario acquisire almeno 18 punti su 33. Il tempo previsto per la prova è di 1 ora e mezza. Non è consentito consultare testi o utilizzare PC, smart phone, sono ammesse le calcolatrici;
Una seconda prova parziale che sarà svolta a fine corso sugli argomenti trattati dalla prima prova al termine delle lezioni (dinamica, fondamenti di energetica) . La prova ha lo scopo di valutare lo studio della materia e la comprensione degli argomenti di base e, se positiva sarà ritenuta come parte dell'esame finale. Per superare la prova è necessario acquisire almeno 18 punti su 30. Il tempo previsto per la prova è di 1 ora e mezza. Non è consentito consultare testi o utilizzare PC, smart phone, sono ammesse le calcolatrici;
Una esercitazione con voto inerente la simulazione di un semplice impianto energetico sull'edificio scelto come caso studio. La prova, se positiva, andrà ad incrementare il punteggio ottenuto come media delle due prove parziali, se negativa non sarà presa in considerazione ai fini della valutazione finale.
A discrezione del docente potrà essere prevista una prova orale a sanare eventuali criticità emerse nella sede delle due prove parziali.
Il voto finale è dato da una media pesata dei punteggi ottenuti con le due prove parziali, eventualmente integrata con gli extra punti ottenuti con l'esercitazione.
Per superare l’esame è necessario acquisire un punteggio minimo di 18 trentesimi.
Qualora una delle 3 prove risulti insufficiente o qualora il punteggio totale sia inferiore a 18 è necessario ripetere tutte e 3 le prove. Testi di riferimento
- Yunus A. Cengel. Termodinamica e Trasmissione del Calore Mc Graw Hill Milano
D. Halliday, R. Resnick, Fondamenti di Fisica, Casa Editrice Ambrosiana, Milano
S. Rosati, Fisica Generale, Casa Editrice Ambrosiana, Milano
