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FISICA I
(obiettivi)
Obiettivi formativi
Nel corso di Fisica I vengono illustrati i principi fondamentali della meccanica classica, i concetti di forza, lavoro ed energia e, successivamente, il principio generale di conservazione dell’energia e le proprietà di evoluzione dei fenomeni naturali (primo e secondo principio della termodinamica). Lo studente viene introdotto all’uso del metodo scientifico fino alla modellizzazione necessaria alla soluzione di semplici problemi.risultati attesi:
Al termine del corso lo studente dovrà conoscere i principi della meccanica e della termodinamica, dei concetti di forza, energia, lavoro e potenziale, in modo da saperli impiegare per impostare e di risolvere esercizi di ridotta complessità.
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FAZIO EUGENIO
( programma)
1. Grandezze fisiche e loro misurazioni Realtà e modello fisico. Misure di lunghezza e di tempo. Dimensione fisica ed equazioni matematiche dimensionali. 2. Cinematica di un corpo qualsiasi. Scelta di un sistema di riferimento. Grandezze vettoriali e scalari. Velocità ed accelerazione in una dimensione. Legge oraria per lo spazio e la velocità. Generalizzazione della legge oraria per un moto vario considerando termini successivi all’accelerazione. Moto in più dimensioni. Traiettoria. Moto lungo la traiettoria. Derivata del vettore posizione. Derivata del vettore velocità. Moto circolare e moto armonico. Cambiamento di sistemi di riferimento (accelerati/non accelerati). 3. Dinamica di un corpo puntiforme. Concetto di massa e di forza. Composizione delle forze (somma, differenza). Quantità di moto ed impulso. Principi della dinamica e loro applicazioni. Sistemi di riferimento inerziali e non. Accelerazione di Coriolis. Esempi di forze : forza peso, gravitazionale, elastica. Campi di forze conservativi. Tipi di attrito. Studio di processi oscillatori con e senza attrito. Oscillatore semplice, smorzato, forzato. 4. Aspetti energetici della dinamica di un corpo puntiforme. Definizione di lavoro e potenza. Teorema del lavoro e dell’energia cinetica. Energia potenziale. Zero di energia potenziale. Forze conservative : implicazioni energetiche. Conservazione dell’energia totale. Forze non conservative : ad esempio moto in presenza di attrito. 5. Sistemi di corpi materiali. Descrizione del moto di un sistema di corpi secondo il centro di massa. Forze interne ed esterne. Sistemi isolati. Momento di una forza rispetto ad un polo. Equazioni cardinali della dinamica. Principio di conservazione della quantità di moto. Principio di conservazione del momento della quantità di moto. Energia cinetica e potenziale per un sistema di corpi e condizioni di conservazione. Urti tra corpi. Urto centrale. Urto non centrale. 6. Influenza della forma di un corpo rigido sul suo moto. Definizione di corpo rigido come sistema di masse a distanza fissa. Cinematica di un corpo rigido. Traslazione e rotazione di un corpo rigido. Momento d’inerzia. Corpi in rotazione rispetto ad un polo fisso : pendolo composto. Corpi in rotazione rispetto ad un polo non fisso : giroscopio, bicicletta, ruota. Moto di un corpo libero nello spazio. Energie cinetica e potenziale per la traslazione e la rotazione di un corpo rigido. Moto di rotolamento. Statica. 7. Studio macroscopico di sistemi a molti corpi : termodinamica. Definizione di un gas come un insieme di molti corpi. Teoria cinetica dei gas. Determinazione delle grandezze macroscopiche di un gas (volume, pressione, temperatura) a partire dal comportamento microscopico medio dei singoli corpi. Esempi di grandezze termodinamiche (volume, pressione, temperatura) in sistemi dinamici a molti corpi diversi da quelli gassosi. Sistemi isolati, chiusi, aperti. 8. Termologia. Temperatura. Scale termometriche. Espansione di solidi e liquidi. Calore e calorimetria. Trasmissione del calore: convezione/conduzione/irraggiamento. 9. Primo Principio della termodinamica. Equilibrio termodinamico. Equazioni di stato. Trasformazioni. Lavoro meccanico e lavoro termodinamico. Trasformazioni cicliche. Calore ed energia. Energia interna. Primo principio della termodinamica. Calori specifici. 10. Secondo principio della termodinamica e le macchine termiche. Macchine termiche. Ciclo di Carnot. Secondo principio della termodinamica. Teorema di Carnot. Ciclo frigorifero. Ciclo di Otto. Ciclo Diesel. Entropia e disuguaglianza di Clausius. Entropia di sistemi isolati. Processi irreversibili. Entropia e temperatura come variabili di stati : spazi T-S. Interpretazione microscopica dell’entropia. Studio statistico di un sistema a molti corpi. Entropia di un gas perfetto. Entropia di espansione di un gas. Il terzo principio della termodinamica.
C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica I, Liguori Ed. D. Sette, A. Alippi, Lezioni di Fisica 1: Meccanica e Termodinamica, Ed. Masson
(Date degli appelli d'esame)
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9
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FIS/01
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90
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Attività formative di base
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ITA |
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chimica
(obiettivi)
Il corso di Chimica ha una importanza formativa insostituibile per qualsiasi Corso di Laurea di livello Universitario di indirizzo scientifico-tecnologico e si propone di fornire allo studente conoscenze di base nel campo della Chimica, applicabili sia in ambito scientifico che tecnologico. Risultati di apprendimento attesi: lo studente sarà tenuto a dimostrare di aver acquisito conoscenze di base nel campo della Chimica, applicabili sia in ambito scientifico che tecnologico.
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CHIAROTTO ISABELLA
( programma)
Particelle fondamentali di un atomo. Numero atomico e numero di massa di un atomo. Nuclidi isotopi ed elementi chimici. Massa atomica relativa di un nuclide e di un elemento. Sostanze, formule molecolari ed unita di formula. Masse molecolari relative. Composizione elementare di un composto e sua formula minima. Costante di Avogadro. Massa molare di una sostanza. Rappresentazione quantitativa di una reazione chimica equazione stechiometrica (o chimica). Reagenti in proporzioni stechiometriche in difetto ed in eccesso. Rendimento di una reazione Analisi indiretta: determinazione della composizione percentuale di una miscela. Sruttura dell'atomo. Modello quantistico di Bohr dell'atomo di idrogeno. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Modello quantistico ondulatorio degli atomi, orbitali e loro forma. Struttura elettronica di atomi polielettronici. Numeri quantici. Principio di esclusione Pauli e della massima molteplicità (o di Hund) -Aufbau-. Sistema periodico. Carica nucleare effettiva, energia di ionizzazione, affinità per l'elettrone, raggio atomico e loro periodicità. Legame atomico: omeopolare e covalente. Legami atomici semplici, doppi e tripli. Legami dativi o di coordinazione. Molecole polari e non; momento dipolare. Elettronegatività. Energia e distanza di legame. Regola dell'ottetto. Legame ionico: energia reticolare. Ibridizzazione degli orbitali e geometria delle molecole. Risonanza. Forze intermolecolari: dipolo-dipolo, legame idrogeno, forze di dispersione di london. Legame metallico. Reazioni di ossidoriduzione. Determinazione dei coefficienti stechiometrici delle reazioni redox. Stechiometria di reazioni. Gas ideale. Pressione, temperatura, volume. Peso atomico, peso molecolare, mole. Equazione di stato dei gas ideali. Legge di Dalton. Gas reale: Equazione di Van der Waals. Miscugli gassosi: frazioni molari, pressioni parziali, massa molecolare media. Soluzioni di non elettroliti. Passaggio in soluzione acquosa di solidi ionici, solidi molecolari, liquidi e gas. Concentrazione delle soluzioni: composizione percentuale, frazione molare, molalità, molarità, Proprietà colligative. Sistema termodinamico. Variabili di stato. Energia interna. I° principio della termodinamica. Lavoro e calore. Entalpia. Legge di Hess e sue applicazioni. II° principio della termodinamica. Funzione di stato Entropia Energia libera di Helmoltz e di Gibbs. Spontaneità dei processi chimicie nelle trasformazioni di fase. Cenni sui combustibili. Sistemi ad un componente Equilibri tra fasi, passaggi di stato. Equazione di Clapeyron. Diagramma di stato dell'acqua e del diossido di carbonio. Sistemi a due componenti equilibrio liquido-vapore. legge di Raoult, diagrammi isobari e isotermi. Legge dell'equilibrio chimico. Relazione fra Kp e Kc. Equazione di Van't Hoff. Dipendenza della composizione di un equilibrio gassoso dalla pressione. Costante di equilibrio. Influenza della temperatura della composizione e della pressione sugli equilibri. Equilibri eterogenei. Definizioni di acido e di base. Forza di acidi e basi. Acidi e basi forti, acidi e basi deboli. Normalità nelle reazioni acido-base Prodotto ionico dell'acqua. Calcolo del pH. Indicatori Potenziali elettrodici. Equazione di Nernst. Potenziale di un semielemento. Pile chimiche e di concentrazione. Corrosione.
E’ consigliato un qualunque testo universitario di Chimica Generale e Inorganica Esempi:- T. L. Brown, H. E. LeMay, C. J. Murphy, P. Woodward, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice EdiSES (contiene anche esercizi di stechiometria) - I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, Chimica, Casa Editrice Ambrosiana per la stechiometria: - I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, Stechiometria, Casa Editrice Ambrosiana -Paola Michelin Lausarot, Gian Angelo Vaglio, Stechiometria per la Chimica Generale, Casa Editrice Piccin -P. D’Arrigo, A. Famulari, C. Gambarotti, M. Scotti, Chimica Esercizi e casi pratici Casa Editrice EdiSES
(Date degli appelli d'esame)
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6
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CHIM/07
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60
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Attività formative di base
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ITA |
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PROBABILITA' E STATISTICA
(obiettivi)
Fornire alcuni concetti fondamentali di probabilità e statistica, che sono alla base del ragionamento logico-matematico nelle situazioni di incertezza caratterizzate da informazione incompleta, stimolando quelle capacità critiche che consentono di affrontare anche problemi nuovi, oltre a quelli di "routine". In particolare, gli studenti devono impadronirsi di alcuni concetti di base relativi a probabilità condizionate e non, distribuzioni di probabilità discrete e continue, inferenza statistica.Concetti e risultati teorici di base su probabilità condizionate e non, previsione, varianza, coefficiente di correlazione, densità di probabilità e funzione di ripartizione, distribuzioni congiunte, marginali e condizionate; funzione caratteristica; nozioni base di inferenza statistica.
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DURASTANTI CLAUDIO
( programma)
Il programma del corso si divide in due parti principali: una parte inerente alla teoria della probabilità e una seconda parte relativa all'introduzione di modelli statistici di base con rilevanti applicazioni per l'Ingegneria. Più in dettaglio, verrà prima discussa una parte introduttiva al corso e suoi obiettivi, presentando concetti di base di calcolo delle probabilità e di statistica descrittiva e inferenziale, specificandone i legami e le connessioni. Poi, i seguenti temi verranno trattati mediante un primo approccio intuitivo, una definizione formale e, infine, la presentazione di vari esempi esplicativi. Probabilità - Introduzione agli spazi di probabilità: richiami di teoria degli insiemi e delle loro proprietà. - Cenni di teoria della misura: definizione di misura e misura di probabilità, definizione di eventi incompatibili, probabilità dell'evento complementare, proprietà (monotonia, disuguaglianza di Boole, principio di inclusione/esclusione per due eventi e per più eventi). - Calcolo combinatorio: definizione di spazio di probabilità uniforme e sue proprietà, combinazioni semplici, disposizioni semplici, permutazioni semplici, disposizioni con re-immissione, legge ipergeometrica (estrazione senza re-immissione); disposizioni senza re-immissione, legge binomiale (estrazione con re-immissione). - Probabilità condizionata e legge delle probabilità totali. - Teorema di Bayes: dimostrazione, problema dei falsi positivi ed affidabilità dei test. - Indipendenza stocastica: indipendenza tra due eventi, indipendenza tra più di due eventi, indipendenza a due a due. - Introduzione alle variabile aleatorie: intuizione, descrizione e definizione, legge di una variabile aleatoria. - Variabili aleatorie discrete: definizione e proprietà, densità discreta, variabile aleatoria binomiale, variabile aleatoria geometrica, variabile aleatoria uniforme discreta, variabile aleatoria ipergeometrica, variabile aleatoria di Poisson, - Funzione di ripartizione di una variabile aleatoria discreta: definizione e proprietà. - Vettori aleatori discreti: definizione, significato ed esempi; densità di un vettore aleatorio discreto, densità discreta congiunta di variabili aleatorie, densità marginale di una componente di un vettore aleatorio discreto. - Indipendenza tra variabili aleatorie: definizione, significato e fattorizzazione della densità discreta congiunta, densità condizionale di una variabile aleatoria discreta, indipendenza tra funzioni di variabili aleatorie indipendenti. - Funzioni di vettori aleatori discreti: definizione, significato, densità discreta di una funzione di un vettore aleatorio, indipendenza tra funzioni di vettori aleatori indipendenti. - Media di una variabile aleatoria: definizione, media di funzioni reali di vettori aleatori, linearità della media, media di variabili aleatorie di tipo Bernoulli, binomiale, Poisson e geometrica. - Momenti di una variabile aleatoria: momento k-esimo e momento k-esimo centrato, varianza di una variabile aleatoria, disuguaglianza di Chebyshev, proprietà della varianza, varianza della somma di variabili aleatorie. - Covarianza tra due variabili aleatorie: definizione, significato e proprietà della covarianza, coefficiente di correlazione lineare e le sue proprietà. %\item Teoremi di convergenza monotona e applicazioni alla funzioni di ripartizione. - Variabili aleatorie continue: definizione e significato; variabili aleatorie assolutamente continue, densità continua di una variabile aleatoria continua, proprietà, modelli notevoli (variabile aleatoria uniforme su un intervallo, variabile aleatoria esponenziale). - Vettori aleatori assolutamente continui bidimensionali: densità congiunta e densità marginali, indipendenza, verifica della condizione di indipendenza, variabile aleatoria uniforme su una regione di piano. - Funzioni unidimensionali di variabili aleatorie continue: significato e metodo per determinare la legge della variabile aleatoria trasformata; funzioni unidimensionali di vettori assolutamente continui bidimensionali, formula di convoluzione. - Vettori assolutamente continui bidimensionali: densità condizionale di una variabile aleatoria continua, momenti di vettori aleatori assolutamente continui, media di variabili aleatorie ottenute come funzioni di vettori aleatori assolutamente continui, calcolo dei momenti di variabili aleatorie notevoli. - Variabili aleatorie normali standard e normali: definizione, proprietà di una variabile aleatoria Gaussiana, calcolo della media, calcolo della varianza, variabile aleatoria Gaussiana come trasformazione di Gaussiana standard, grafico della densit\`a con studio di funzione. - Convergenza in distribuzione di successioni di variabili aleatorie (definizione e significato), teorema del limite centrale, legge debole dei grandi numeri
Statistica - Inferenza, campionamento e campione statistico, statistica campionaria, media campionaria e varianza campionaria, non distorsione della media e della varianza campionaria, calcolo della varianza della media campionaria; - Applicazioni del teorema centrale del limite: approssimazione normale della media campionaria; campionamento da modello normale, distribuzione esatta della media e della varianza, variabili aleatorie chi-quadrato e t-Student. - Inferenza basata sulla verosimiglianza: funzione di verosimiglianza, stima di massima verosimiglianza, metodo di calcolo della stima di massima verosimiglianza, log-verosimiglianza, problemi di stima non regolari; momenti campionari. - Metodo dei momenti: sistema dei momenti, stima dei momenti. - Cenni su intervalli di confidenza e test d'ipotesi.
Il testo di riferimento principale adottato è il seguente: - S. Ross, Probabilità e statistica per l'ingegneria e le scienze, Apogeo.
Altri testi consigliati sono i seguenti: - P. Baldi, Introduzione alla probabilità con elementi di statistica, McGraw-Hill; - E. Orsingher, L. Beghin, Introduzione alla probabilità. Carocci editore; - S. Ross, Calcolo delle Probabilità, Apogeo Editore.
(Date degli appelli d'esame)
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MAT/06
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60
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Attività formative di base
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