FISICA TECNICA PER IL DESIGN
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2019/2020
- Docente
- MICHELE BOTTARELLI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- ING-IND/10
Obiettivi formativi
- Il Corso di Fisica Tecnica per il Design fornisce allo studente le conoscenze scientifiche di base dell’acustica, della termodinamica e della termocinetica, miratamente alla comprensione delle leggi fondamentali e allo sviluppo di un approccio metodologico in grado di sostenere con cognizione di causa scelte progettuali. I temi e le occasioni didattiche sono espressamente orientati a fornire conoscenze di base, con particolare riferimento alla Acustica Termodinamica e Termocinetica.
Le principali conoscenze riguardano:
- la caratterizzazione del fenomeno sonoro
- i metodi per il controllo e l’attenuazione del rumore in campo aperto e in ambienti chiusi
- le grandezze e i principi fondamentali della termodinamica classica
- i cicli termodinamici, con focus primario su quelli impiegati nello sfruttamento di energie rinnovabili
- trasmissione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento
Le abilità di maggiore rilievo riguardano:
- 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 Prerequisiti
- Il corso non richiede alcuna propedeuticità
Contenuti del corso
- Il corso prevede 48 ore di didattica frontale, organizzate in lezioni ed esercitazioni suddivise in tre parti (Acustica, Termodinamica e Termocinetica)
Parte Prima – ACUSTICA, 12 ore
Acustica fisica: suoni puri e complessi, spettri acustici, bande d'ottava e di terzi d'ottava, decibel e operazioni con i decibel, livelli sonori, caratteristiche direzionali delle sorgenti, riflessione, rifrazione e diffrazione. Acustica psicofisica: l'organo dell'udito, caratteristiche della sensazione uditiva, curve isofoniche, mascheramento uditivo. Acustica degli ambienti aperti: attenuazione per divergenza geometrica, diffrazione, assorbimento atmosferico e del suolo, gradienti termici, vento. Cenni sul rumore da traffico veicolare, i modelli semi-empirici. Acustica degli ambienti chiusi: onde stazionarie, riverberazione, relazioni di Sabine e di Eyring, comportamento acustico e correzione acustica degli ambienti, materiali e strutture fonoassorbenti. Legge di massa, effetto di coincidenza, isolamento acustico per via aerea.
Parte seconda - TERMODINAMICA, 18 ore
Sistemi termodinamici chiusi e aperti. Proprietà di un sistema termodinamico. L'equilibrio termodinamico e le diverse forme di energia. Le trasformazioni termodinamiche. Gas perfetti e reali. 1° e 2° Principio della Termodinamica. Ciclo di Carnot. Cenni sui cicli termodinamici diretti (Brayton, Stirling, Rankine) e inversi (frigorifero). Valorizzazione di sorgenti termiche rinnovabili (aria, suolo, acqua). Metodi per lo stoccaggio di energia termica.
Miscele di aria e vapor d’acqua. Controllo dell’umidità.
Parte terza - TERMOCINETICA, 18 ore
Trasmissione del calore per conduzione. Conducibilità termica dei materiali. Trasmissione del calore per convezione. Convezione naturale e forzata. Irraggiamento. Emissività. Riflettanza. Corpo nero e grigio. Irradianza solare. Metodi per il controllo del flusso termico in relazione al tipo di scambio termico: materiali isolanti, cambio di fase, ventilazione naturale/forzata, riflettanza. Metodi didattici
- Il metodo didattico prevede:
- lezioni frontali, anche supportate da presentazioni in PowerPoint
- esercitazioni in aula sui temi specifici presentati durante le lezioni
- presentazione di strumentazione tecnica e sperimentazione
Le lezioni sono principalmente svolte con l’aiuto della lavagna, attraverso cui si presentano i diversi temi e l’organizzazione dei problemi proposti. Le slide, pur presentando integralmente i medesimi contenuti, sono principalmente impiegate per supportare schemi ed esempi pratici.
Le esercitazioni sono svolte alla lavagna e rimango disponibili negli appunti del corso.
La strumentazione è presentata e applicata direttamente in aula e rimane eventualmente disponibile per l’applicazione in ambito di tesi.
Considerata il carico nozionistico, il metodo didattico propone anche modelli di calcolo numerico a supporto e verifica delle conoscenze acquisite.. Modalità di verifica dell'apprendimento
- Le modalità di verifica dell’apprendimento prevedono durante le lezioni una prova scritta per ognuna delle parti del corso, riservata ai soli studenti in corso. Ogni prova scritta è costituita da più esercizi, unicamente pertinenti ai temi svolti a lezione e durante le esercitazioni. Ad ogni prova è attribuita una votazione in trentesimi; il voto complessivo risultante dalle prove è valutato come media pesata sul monte ore complessivo delle due parti (20% per ACUSTICA; 40% per TERMODINAMICA, 40% PER TERMOCINETICA).
A scelta del candidato, il positivo superamento delle prove scritte consente di sostenere la prova orale limitata ai temi del test a minor punteggio, ovvero di conseguire direttamente la votazione ottenuta nelle sole prove scritte.
In tutti gli altri casi, il voto finale è ottenuto in base ad una prova orale, svolta discutendo i temi del corso sulla base di uno o più problemi pratici proposti dal docente. Testi di riferimento
- Parte prima
P. Ricciardi, Elementi di acustica e illuminotecnica Mc Graw Hill Milano
A. Magrini, Progettare il silenzio, Edilizia - Quaderni per la progettazione, EPC
D. Halliday, R. Resnick, Fondamenti di Fisica, Ambrosiana Milano
S. Rosati, Fisica Generale, Ambrosiana Milano
Appunti del corso disponibili sul minisito dedicato
Parte seconda e Terza
Yunus A. Cengel, Termodinamica e Trasmissione del Calore Mc Graw Hill Milano
Yunus A. Cengel, Meccanica dei fluidi Mc Graw Hill Milano
Appunti del corso disponibili sul minisito dedicato
