- Oggetto:
- Oggetto:
Fisica dell'ambiente
- Oggetto:
Physics
- Oggetto:
Anno accademico 2024/2025
- Codice attività didattica
- SAF0383
- Docente
- Maria Margherita Obertino (Affidamento interno)
- Corso di studio
- [001711] SCIENZE FORESTALI E AMBIENTALI
- Anno
- 2° anno
- Periodo
- Secondo semestre
- Tipologia
- A - Di base
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD attività didattica
- FIS/01 - fisica sperimentale
- Erogazione
- Convenzionale
- Lingua
- Italiano
- Frequenza
- Facoltativa
- Tipologia esame
- Scritto più orale facoltativo
- Tipologia unità didattica
- corso
- Prerequisiti
-
Per gli studenti e le studentesse immatricolati/e nell'a.a. 2024/2025, per poter sostenere l'esame è necessario aver superato l'esame di Matematica e principi di statistica (SAF0390)
For students enrolled starting in the academic year 2024/2025, the complete fulfillment of the courses of Mathematics and principles of statistics (SAF0390) including the examination, is required. - Propedeutico a
-
Per gli studenti e le studentesse immatricolati/e a partire dall'a.a. 2022/2023:
Macchine e tecnologie per la gestione forestale SAF0354 [ III anno – I semestre ]
For students enrolled starting from the academic year 2022/2023:
Machines and technologies for forest management SAF0354 [ III anno – I semestre ] - Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L'insegnamento intende fornire gli elementi necessari per la comprensione dei principali fenomeni fisici e delle leggi che li regolano. Si approfondiranno maggiormente gli argomenti di base considerati necessari per affrontare con una solida preparazione le successive aree formative. Questo dovrebbe aiutare studenti e studentesse a cogliere l’importanza della disciplina per il raggiungimento di una più approfondita comprensione di argomenti rilevanti nel settore forestale.
The course aims to provide the necessary elements for the understanding the main physical phenomena and their laws. It is focused on the concepts that students encounter in their carrier. This should help them to grasp the importance of this discipline in achieving a deeper understanding of relevant topics in the forestry sector.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
L’insegnamento si propone di fornire una conoscenza critica dei principi della Fisica Classica (meccanica, fluidi, termodinamica e calorimetria, elettromagnetismo ed onde) necessari per la comprensione di molti fenomeni che si verificano all’interno degli ecosistemi forestali e della strumentazione oggi utilizzata nel settore.
Al termine del periodo di insegnamento studenti e studentesse saranno in grado di:- analizzare un problema, individuando i fenomeni fisici coinvolti;
- identificare gli elementi essenziali di un fenomeno fisico: le grandezze fisiche coinvolte e le leggi che lo regolano
- classificare i fenomeni fisici e confrontarli facendo emergere analogie e differenze
Conoscenza e capacità di comprensione applicata
Al termine del periodo di insegnamento studenti e studentesse saranno in grado di:
- impostare problemi relativi agli ambiti della Fisica Classica affrontati e giungere alla definizione di adeguate strategie di soluzione
- collegare le conoscenze acquisite per risolvere problemi complessi, che coinvolgono diversi fenomeni fisici
- applicare le conoscenze acquisite e utilizzare il metodo scientifico per affrontare problematiche nel contesto delle scienze forestali
Autonomia di giudizio
Al termine del periodo di insegnamento studenti e studentesse saranno in grado di sviluppare in autonomia approfondimenti sugli argomenti trattati
Abilità comunicative
Al termine del periodo di insegnamento studenti e studentesse saranno in grado di:
- presentare argomentazioni scientifiche in lingua italiana corretta e in modo chiaro e rigoroso;
- organizzare logicamente i contenuti;
- utilizzare una corretta terminologia e un linguaggio tecnico-scientifico adeguato
Capacità di apprendere
Al termine del periodo di insegnamento studenti e studentesse saranno in grado di individuare le informazioni necessarie ad affrontare lo studio di argomenti delle aree formative specifiche del settore forestale che coinvolgono fenomeni fisici.
Knowledge and understanding
The course aims to provide a critical understanding of the principles of Classical Physics (mechanics, fluids, thermodynamics and calorimetry, electromagnetism and waves) necessary for comprehending many phenomena that occur within forest ecosystems and the instrumentation used in the field today.
At the end of the teaching period, students will be able to:
- analyze a problem, identifying the involved physical phenomena;
- identify the essential elements of a physical phenomenon: the physical quantities involved and the laws governing it
- classify physical phenomena and compare them, highlighting analogies and differences
Applying knowledge and understanding
At the end of the teaching period, students will be able to:
- address problems related to the covered areas of Classical Physics and develop appropriate solution strategies
- connect acquired knowledge to solve complex problems involving different physical phenomena
- apply acquired knowledge and use the scientific method to address problems in the forestry sector
Making judgements
At the end of the teaching period, students will be able to independently further develop insights on the topics covered.
Communication skills
At the end of the teaching period, students will be able to:
- present scientific arguments in correct Italian, in a clear and rigorous manner;
- organize contents logically;
- use proper terminology and appropriate technical-scientific language
Learning skills
At the end of the teaching period, students will be able to identify the necessary information to deal with the study of topics in specific training areas of the forestry sector involving physical phenomena
- Oggetto:
Programma
Tutti gli argomenti del programma afferiscono all'area delle conoscenze propedeutiche.
1. Grandezze fisiche e unità di misura
Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Unità di misura. Il sistema internazionale. Analisi dimensionale. Conversione di unità di misura. Notazione scientifica. Calcoli di ordini di grandezza. Cifre significative. Grandezze scalari. Grandezze vettoriali.
Il concetto di misura. Incertezze casuali e sistematiche. Caratteristiche di uno strumento di misura: sensibilità, portata, precisione, accuratezza. Taratura di uno strumento.
2. Cinematica
Sistema di riferimento. Posizione, traiettoria. Velocità media e istantanea. Accelerazione media, istantanea, tangenziale e radiale. Diagramma del moto. Moto unidimensionale. Moto rettilineo, moto uniforme, moto uniformemente accelerato. Caduta di un grave. Moto in due dimensioni. Moto parabolico. Moto periodico, periodo e frequenza. Moto armonico semplice. Il pendolo semplice. Oscillazioni smorzate. Moto circolare uniforme. Posizione, velocità e accelerazione angolare.
3. Dinamica: forze e leggi di Newton
Concetto di forza. Le tre leggi di Newton. Forza gravitazionale e forza peso. Le leggi di Keplero. Forza normale. Attrito statico e dinamico. Moto lungo un piano inclinato. Forza centripeta. Forza elastica. Forze apparenti. Forza di Coriolis. Sforzo e deformazione. Sforzo di trazione, compressione e taglio.
4. Dinamica: lavoro ed energia
Lavoro meccanico. Energia cinetica e teorema dell'energia cinetica. Forze conservative e energia potenziale. Energia meccanica e sua conservazione. Lavoro delle forze non conservative. Potenza.
5. Quantità di moto e urti
Impulso di una forza e quantità di moto. Sistemi isolati e conservazione della quantità di moto. Urti elastici ed anelastici in una dimensione.
6. Statica dei corpi rigidi
Momento di una forza. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Esempi di corpi rigidi in equilibrio statico. Le leve. Centro di massa e baricentro.
7. Meccanica dei fluidi e fenomeni molecolari
Densità. Pressione. Principio di Pascal. Pressione idrostatica e legge di Stevino. Misura della pressione atmosferica. Legge di Archimede e galleggiamento.
Fluidi ideali. Portata di un fluido. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli e sue applicazioni.
Fluidi reali. Viscosità. Resistenza idrodinamica. Legge di Hagen-Poiseuille. Flusso laminare e turbolento. Forza di attrito viscoso e legge di Stokes. Sedimentazione. Centrifugazione.
Forze di coesione e tensione superficiale. Forze di adesione. Capillarità e legge di Jurin.
8. Calorimetria e termodinamica
Temperatura e scale termometriche. Dilatazione termica. Calore ed equilibrio termico. Capacità termica e calore specifico. Cambiamenti di fase e calore latente. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione ed irraggiamento. Legge di Fourier. Lo spettro di emissione di corpo nero, ipotesi di Planck e legge di Wien.
Descrizione macroscopica dei gas perfetti e loro equazione di stato. Miscele di gas e pressioni parziali. Gas reali e pressione di vapor saturo. Umidità.
Lavoro in una trasformazione termodinamica. Energia interna. Il primo principio della termodinamica. Trasformazioni termodinamiche: trasformazione isobara, isocora, isotermica, adiabatica e cicliche. Processi reversibili ed irreversibili.
Macchine termiche e il secondo principio della termodinamica. Rendimento termodinamico. Ciclo di Carnot. Macchine frigorifere.
9. Elettricità e magnetismo
Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Energia potenziale elettrostatica, potenziale elettrico e differenza di potenziale. Condensatore a facce piane e parallele. Capacità elettrica. Energia immagazzinata in un condensatore.
Corrente elettrica. Resistenza elettrica e prima legge di Ohm. Resistività e seconda legge di Ohm. Circuiti elettrici in corrente continua e in corrente alternata. Potenza nei circuiti elettrici. Effetto Joule. Resistenze in serie e in parallelo.
Campo magnetico. Forza di Lorentz. Selettore di velocità. Spettrometro di massa. Forza magnetica su un filo percorso da corrente. Campi magnetici prodotti da correnti (filo rettilineo, spira e solenoide). Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Lenz. Le leggi di Maxwell e la previsione teorica delle onde elettromagnetiche.
10. Onde meccaniche e onde elettromagnetiche
Caratteristiche di un'onda: frequenza, periodo, lunghezza d'onda, velocità. Onde longitudinali e trasversali. Riflessione, rifrazione e diffusione.
Onde meccaniche. Onde acustiche, infrasuoni, suoni e ultrasuoni. Intensità di un'onda e livello di intensità sonora.
Caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico. L'effetto fotoelettrico. Natura corpuscolare delle onde elettromagnetiche; il fotone.
All the arguments are included in the basic knowledge area.
1. Physics and measurement
Fundamental and derived quantities. Units of measurement. The international System of units (SI system). Dimensional analysis. Convertion of units. Scientific notation. Order-of-magnitude calculations. Significant digits. Vector and scalar quantities.
The concept of measurement. Systematic and statistical uncertainty of a measurement. Characteristics of a measuring instrument: sensitivity, range, precision, accuracy. Calibration of a measuring instrument.
2. Kinematics
Coordinate systems. Position and trajectory. Average and instantaneous velocity. Average and instantaneous, centripetal and tangential acceleration. Motion diagrams. One-dimensional motion. Rectilinear motion. One-dimensional motion at a constant velocity. One-dimensional motion at a constant acceleration. Freely falling objects. Two-dimensional motion. Parabolic motion. Periodic motion, period and frequency. Simple harmonic motion. The simple pendulum. Damped oscillations. Uniform circular motion. Angular position, velocity and acceleration.
3. Dynamics: forces and laws of motion
The concept of force. Newton's laws. Gravitational force and weight force. Kepler's Laws of planetary motion. Normal force. Centripetal force. Elastic force. Force of static and kinetic friction. Motion along an inclined plane. Apparent forces. Coriolis force. Stress and strain. Tensile, compressive and shear stress.
4. Dynamics: energy and work
Work done by a force. Kinetic energy and work-kinetic energy theorem. Conservative forces and potential energy. Mechanical energy and its conservation. Work of non-conservative forces. Concept of power.
5. Linear momentum and collisions
Impulse and linear momentum. Isolated systems and linear momentum conservation. Elastic and inelastic collisions in one dimension.
6. Static equilibrium of rigid bodies
Torque. Conditions of static equilibrium. Examples of rigid object in static equilibrium. Levers. The center of mass and the center of gravity.
7. Fluid Mechanics
Density. Pressure. Pascal's law. Hydrostatic pressure and Stevino's law. Atmospheric pressure measurement. Archimede's principle.
Ideal fluid. Flow rate. Equation of continuity. Bernoulli's equation. Applications of Bernoulli's equation.
Real fluid. Viscosity. Hydrodynamic resistance. Hagen-Poiseuille's law. Laminar and turbulent flow. Viscous resistance and Stokes' law. Sedimentation. Centrifugation.
Cohesive force and surface tension. Adhesive force. Capillarity. Jurin's law.
8. Heat and laws of thermodynamics
Temperature and thermometric scales. Thermal expansion. Heat and thermal equilibrium. Heat capacity and specific heat. Phase changes and latent heat. Mechanisms of heat transfer: convection, conduction and radiation. Fourier’s law. Black Body spectrum, Planck hypothesis and Wien's law.
Macroscopic description of an ideal gas and its equation of state. Gas mixtures and partial pressures. Real gases and saturated vapor pressure. Humidity.
Work in a thermodynamic process. Internal energy. The first law of Thermodynamics.
Isobaric, isovolumetric, isothermal and adiabatic and cyclical processes. Reversible and irreversible processes.Heat engines and the second law of thermodynamics. Thermodynamic efficiency.
9. Electricity and magnetism
Electric charge. Coulomb's law. Electric field. Electric potential energy, electric potential and potential difference. Parallel-plate capacitor. Capacitance. Energy stored in a charged capacitor.
Electric current. Resistance and the first Ohm's law. Resistivity and the second Ohm's law. Circuits in direct and alternating current. Electrical power. Joule effect. Resistors in series and in parallel.
Magnetic field. Lorentz force. Velocity selector. Mass spectrometer. Magnetic force acting on a current-carrying conductor. Magnetic field generated by a current-carrying conductor (straight wire, wire loop, solenoid). Magnetic field flux. Faraday-Lenz's law. Maxwell's equations and electromagnetic waves.
10. Mechanical and electromagnertic waves
Main characteristics: frequency, period, wavelength, velocity. Longitudinal and transverse waves. Reflection, refraction and diffusion of waves.
Mechanical waves. Sound waves, ultrasound, infrasound. Wave intensity and sound intensity level.
Main characteristics of electromagnetic waves. The spectrum of electromagnetic waves. The photoelectric effect. The dual nature of light; the photon.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
L'insegnamento è strutturato di 60 ore di lezioni frontali durante le quali vengono trattati tutti gli argomenti in programma. Per favorire la comprensione, i concetti presentati vengono applicati alla risoluzione di esercizi di cui si illustra in dettaglio lo svolgimento. Per le lezioni frontali la docente si avvale di slide che vengono rese disponibili sulla piattaforma e-learning Moodle all’inizio di ogni argomento trattato. Viene infine proposta agli studenti e alle studentesse una selezione di esercizi da svolgere a casa; la soluzione di questi ultimi, con tutti i passaggi, è resa disponibile sulla piattaforma e-learning Moodle.
È indispensabile iscriversi alla pagina Moodle del corso (link in fondo alla pagina) attraverso cui saranno effettuate tutte le comunicazioni durante lo svolgimento dell'insegnamento.
The course is organized in frontal lectures (60 hours) where the various topics are presented and explained. The most relevant concepts are applied to the detailed solution of exercises and specific problems. Slides used by the professor during lectures are made available to students on the e-learning Moodle system before the beginning of every new topic. A selection of homework exercises is also made available; their step by step solution is uploaded on the e-learning Moodle system.
It is essential that students register on the course Moodle page; during the course all communication will be carried out through it.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'apprendimento viene verificato costantemente attraverso test di autovalutazione con domande a scelta multipla e Vero/Falso resi disponibili sulla piattaforma Moodle.
L'esame finale consiste in una prova scritta e una prova orale facoltativa.
Le conoscenze acquisite e la capacità di applicarle con rigore scientifico vengono verificate mediante la prova scritta durante la quale non è ammesso l’uso di libri e appunti. Capacità espositiva e proprietà di linguaggio vengono verificate mediante la domanda aperta della prova scritta e l’eventuale prova orale.
La prova scritta è costituita da:
- un test con 16 domande a risposta multipla (punteggio massimo: 12 punti)
- una domanda aperta di teoria e 2 esercizi di cui viene valutato l'intero svolgimento (punteggio massimo: 18 punti)
Il test si considera superato se si totalizza un punteggio maggiore o uguale a 6. Per coloro che hanno superato il test, il voto finale della prova scritta (espresso in trentesimi) viene determinato come la somma dei punteggi acquisiti nel test, nella domanda di teoria e nei 2 esercizi.
La prova orale può essere sostenuta da chi ha ottenuto nella prova scritta una votazione maggiore o uguale 16/30 ed è facoltativa per coloro che nella prova scritta hanno ottenuto una valutazione maggiore o uguale a 18/30. La prova orale consiste in 2 domande riguardanti diversi argomenti del programma e inizia con la discussione di quanto svolto nella prova scritta. Nel caso in cui si decida di sostenere la prova orale il voto finale è determinato come la media delle votazioni ottenute nelle due prove, orale e scritta.
Informazioni più dettagliate saranno rese disponibili sulla pagina Moodle del corso.
Learning is constantly verified by means of self-evaluation test with multiple choice and True/False questions made available on the Moodle course page.
The final exam is organized as a written and an optional oral part.
The acquired knowledge and the student problem-solving abilities are tested through a written exam which must be carried out without the help of textbooks or notes. The ability to expose clearly the topics covered during the course is tested through the open question of the written exam and, eventually, through the oral exam.
The written exam consists of:
- a multiple choice tests (16 questions, maximum score: 12)
- 1 open question and 2 exercises (maximum score: 18)
To pass the test, it is necessary to obtain a score equal or greater than 6. For those who passed the test, the final grade is evaluated as the sum of the scores obtained in the test, in the open question and in the exercises.
Only students who have passed the written exam with a grade greater or equal to 16/30 will qualify for the oral part. The oral exam is optional if the grade of the written part is greater or equal to 18/30. The oral exam consists in 2 questions about the topics taught during the course and always begins with a discussion on the written test. In case the oral exam is taken, the final assessment will be the average of the grades obtained in the written and oral part.
Technical details concerning the exams will be provided on the Moodle page of the course.
- Oggetto:
Attività di supporto
- Per ogni argomento in programma vengono resi disponibili sulla piattaforma e-learning Moodle test di autovalutazione (domande a scelta multipla, quiz vero-falso).
- Sono previste sessioni di esercitazioni (20 ore, facoltative ma aggiuntive rispetto a quelle dell'insegnamento) in cui gli studenti e le studentesse vengono aiutati nel risolvere gli esercizi proposti al termine di ogni macro-argomento del programma.
- Self-assessment tests (multiple choice questions, true-false quiz) are made available for each topic on Moodle e-learning system.
- A tutor will help students to solve the exercises proposed at the end of each topic (optional; 20 hours in total).
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Principi di Fisica
- Anno pubblicazione:
- xxxx
- Editore:
- EdiSES Editore, Napoli
- Autore:
- Serway - Jewett
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Fondamenti di Fisica
- Anno pubblicazione:
- xxxx
- Editore:
- Pearson
- Autore:
- Walker
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
Si consiglia l'utilizzo di uno dei testi riportati sopra.
Il docente si avvale di presentazioni che vengono rese disponibili agli studenti e alle studentesse sulla piattaforma Moodle dell'insegnamento prima delle lezioni.
The use of one of the book listed above is recommended.
Slides used by the teacher will be made available to students on the Moodle page of the course before each lecture.
- Oggetto:
