Corso di Fisica Tecnica - A/A 2001/2002

Ing. Elettronica, Informatica e delle Telecomunicazioni

docente: prof. Angelo Farina

E-MAIL: [email protected]

Internet:http://pcfarina.eng.unipr.it/ oppure http://pcangelo.eng.unipr.it/ (Mirror Site, preferibile)

Scambio files: ftp://pcangelo.eng.unipr.it/

Ricevimento studenti: lunedi’ 10:30 – 12:30 Palazz. 7 (sconsigliato: meglio la posta elettronica)

Telefono: 0521 905854 (risponditore telefonico) (sconsigliato)

Fax: 0521 905705

Contenuti

• Programma del Corso
• Modalit� d'esame
• Date degli appelli d'esame
• Studente interno
• Informatizzazione delle dispense
• Propedeuticit� e testi consigliati
• Commenti e Suggerimenti

Programma del Corso

1) Termodinamica: 32 ore
Richiami sui sistemi di unit� di misura. Generalit� e definizioni. Primo principio della termodinamica e propriet� energia interna. Secondo principio della termodinamica e propriet� entropia. Teorema dell'aumento dell'entropia. Sistemi semplici monocomponenti. Superficie (p, v, T) e diagrammi termodinamici (p, v) e (p, T). Gas perfetti. Propriet� e trasformazioni del gas perfetti. Gas reali. Legge degli stati corrispondenti. Fattore di compressibilit�. Propriet� dei liquidi. Propriet� e trasformazioni dei vapori saturi e surriscaldati. Diagrammi termodinamici (t, s) e (h, s).
Sistemi semplici multicomponenti. Propriet� delle miscele di gas perfetti. Miscele di aria e vapore d'acqua. Termodinamica del sistemi aperti. Definizioni (entalpia). Equazioni di bilancio di massa, energia ed entropia. Cicli termodinamici: ciclo Rankine e ciclo frigorifero.

2) Fluidodinamica: 14 ore
Aspetti fisici del moto di un fluido. Viscosit�. Moto laminare e moto turbolento. Strato limite dinamico. Equazioni fondamentali del moto isotermo. Alcune soluzioni per il regime laminare. Analisi dimensionale. Moto del fluidi in condotti. Equazioni integrali. Equazione di bilancio dell'energia meccanica. Equazione di Bernoulli. Perdite di carico. Misure di velocit� e di portata.

3) Acustica ed elettroacustica: 28 ore
Definizione delle grandezze ed unit� di misura specifiche. Il fenomeno della propagazione del suono. Equazione delle onde elastiche. Pressione e velocit� particellare. Lunghezza d'onda, frequenza, velocit� del suono. Impedenza acustica. Intensit� e Densit� dell'Energia. La percezione umana dei suoni. Scala dei decibel, ponderazioni in frequenza, isofoniche. Strumentazione fonometrica e per analisi in frequenza. Cenni di teoria dei segnali e di elaborazione numerica dei segnali applicate all'analisi dei suoni. Propagazione del suono: divergenza geometrica, attenuazione dell'aria, di ostacoli, del terreno. Schermatura, isolamento delle pareti, assorbimento delle superfici. Propagazione negli spazi chiusi, risposta all'impulso e decadimento sonoro. Il tempo di riverberazione e la formula di Sabine. Misurazioni acustiche in ambienti chiusi. Modelli numerici di simulazione del campo sonoro. Auralizzazione e realt� virtuale acustica.

4) Trasmissione del calore: 24 ore
Conduzione. Legge di Fourier. Equazione di bilancio dell'energia. Equazione di Fourier. Conduzione stazionaria. Conduzione in regime variabile. Conduzione con generazione. Analogia elettrica. Convezione. Analisi dimensionale. Strato limite termico. Convezione forzata, naturale e mista. Irraggiarnento termico. Generalit� e definizioni. Leggi dell'irraggiamento. Fattore di forma e sue propriet�. Applicazioni relative al mutuo scambio radioattivo tra superfici nere e grigie. Contemporanea presenza di diverse modalit� di scambio. Coefficiente globale di scambio termico. Superfici alettate. Scambiatori di calore. Differenza di temperatura media logaritmica. Efficienza dello scambiatore.

5) Esercitazioni pratiche. 
Parte integrante del corso sono le esercitazioni numeriche come momento di verifica e chiarimento delle nozioni teoriche acquisite nelle ore di lezione. Esse sono poi decisive al fine del superamento dell'esame. La frequenza al corso � quindi altamente raccomandabile. Le esercitazioni si completano con una serie di dimostrazioni pratiche sull'impiego dei pi� importanti strumenti per la misura di: temperatura, pressione, umidit�, velocit� e portata di fluidi, livelli sonori, spettri, tempo di riverberazione.

I links all'elenco delle singole lezioni verranno aggiornati man mano.

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Modalit� d'esame

VEDI OLTRE !

Il punteggio complessivo viene assegnato sulla base di:

• 1) Trascrizione n. 1 lezione in videoscrittura. All'inizio di ciascuna lezione lo studente imterno assegna ad un paio di volontari il compito di trascrivere la lezione che sta per iniziare, prendendo nota di nome, cognome e n. di matricola degli studenti, data e ora della lezione. Ciascuno studente dovr� preparare un documento informatizzato, redatto con Word per Windows o compatibile (purch� venga prodotto un file in formato DOC o HTML), contenente la trascrizione della lezione assegnata, inclusiva di disegni, grafici, tabelle, figure, etc. Il tutto correttamente impaginato secondo le istruzioni disponibili. Lo studente dovr� consegnare allo studente interno il dischetto contenente il proprio documento, oppure trasferirlo sull'apposito server FTP, almeno 15 giorni prima della data d'esame prescelta, e possibilmente il pi� presto possibile, in modo che i testi vengano resi disponibili su questo sito Internet a vantaggio di tutti gli altri studenti. A seconda della cura con cui ciascun documento sar� stato realizzato, e del tempo intercorso fra l'effettuazione della lezione e la consegna del documento, verranno assegnati da 1 a 6 punti ai fini del superamento dell'esame. Il punteggio assegnato viene evidenziato sulla pagina Internet contenente l'elaborato prodotto da ciascuno studente. Alla fine del corso, sulla base di un giudizio comparativo fra tutte le dispense pervenute, i voti potranno essere leggermente rivisti.
• 2) Prova scritta: 4 esercizi con svolgimento numerico, di cui uno per ciascuno dei 4 argomenti principali del programma, con dati di calcolo personalizzati a partire dal n. di matricola, correzione puramente numerica, tempo max 2 ore. Si pu� portare qualunque testo, appunti, calcolatrici, computer, tavole, etc. . Non si pu� parlare…- Pena il ritiro immediato dell'elaborato. Analogamente � vietato l'impiego di qualsiasi strumento idoneo alla comunicazione a distanza: telefoni cellulari, agende elettroniche, calcolatrici con porta ad infrarossi, dispositivi dotati di interfaccia Bluetooth, etc. - Il solo fatto di utilizzare strumenti di questo tipo comporta l'immediato ritiro del compito, anche se essi non erano stati effettivamente impiegati per trasmettere o ricevere dati relativi allo stesso: si consiglia dunque semplicemente di lasciare a casa tali dispositivi - I telefoni cellulari debbono essere mantenuti spenti. Ciascun esercizio assegna 6 punti, eventualmente suddivisi in due risultati numerici da 3 punti cadauno: se il risultato numerico � giusto, a meno di una tolleranza di calcolo dichiarata, il punteggio viene assegnato, altrimenti no. Ciascuno studente avr� dati di calcolo diversi, perch� gli stessi sono resi funzione del n. di matricola. Al termine della prova scritta, ogni studente dovr� consegnare sia la scheda di esame, compilata interamente in tutte le caselle bianche, sia i fogli utilizzati per l'impostazione del problema ed i calcoli. A tal fine possono essere impiegati solo gli appositi fogli protocollo a quadretti pre-intestati, che verranno resi disponibili all'inizio della prova scritta. Lo svolgimento dei problemi deve venire sviluppato in modo comprensibile, accompagnato se necessario da note di testo esplicative del procedimento risolutivo. La valutazione del risultato viene effettuata al termine della prova scritta, tramite un foglio di calcolo Excel che viene realizzato dal docente nel corso della durata della prova scritta stessa. La correttezza del metodo risolutivo adottato dal docente nella realizzazione di tale foglio Excel viene verificata dagli studenti stessi, durante la presentazione del procedimento risolutivo "corretto" effettuata dal docente dopo la consegna degli elaborati e prima della loro valutazione. Gli studenti che non siano presenti durante tale presentazione, o che comunque non contestino in tale sede la difformit� del procedimento risolutivo da loro adottato, non hanno poi titolo di protestare in sede di valutazione dell'elaborato. 
• 3) Domanda orale (teoria, alla lavagna). Si viene ammessi all'orale solo se la somma dei punti conseguiti nelle parti 1) e 2) arriva perlomeno a 18. La domanda orale verte solitamente sull'argomento in cui eventualmente � stato errato un esercizio, altrimenti � su un argomento a scelta dello studente (se ha fatto giusti tutti 4 gli esercizi). Non pu� per� coincidere con il contenuto trattato nell'elaborato Word di cui al punto 1). Si tratta in pratica di emulare una "lezione" di 10 minuti, durante la quale lo studente deve non solo dimostrare di conoscere l'argomento da spiegare, ma anche di avere sufficienti doti comunicative e capacit� di presentazione. Non � prevista alcuna interazione con il docente, che una volta assegnato l'argomento non fa pi� alcuna domanda, e si limita poi a valutare il risultato della presentazione. La domanda orale assegna da -3 a +6 punti. La prova orale � obbligatoria.
• 4) Lode. Nel caso in cui la somma dei punteggi conseguiti ai punti 1), 2) e 3) superi 30 trentesimi, � automatica l'assegnazione del 30 con lode. La lode pu� tuttavia venire assegnata anche a chi abbia raggiunto il 30 esatto, ma abbia dimostrato particolare padronanza della materia e brillante capacit� espositiva.

Nota:  La personalizzazione dei dati di ingresso in funzione del numero di matricola � fatta assegnando una opportuna variabile intera a ciascuna cifra del numero, con nome letterale A,B,C,D,E,F. Ad esempio, il numero di matricola 128674 d� luogo ad A=1, B=2, C=8, D=6, E=7, F=4. I dati del problema sono assegnati in funzione di tali variabili, che possono venire giustapposte onde ottenere numeri con pi� di una cifra. Esempi: Lunghezza = 3 + 0.5*C (m) = 3 + 0.5 * 8 = 7 m Massa = 0.27+0.05 * DE (kg) = 0.27 + 0.05 * 67 = 3.62 kg  Si noti che DE non significa D * E, quindi DE = 67, e non 6*7=42 Si noti infine che gli esercizi d'esame solitamente NON SONO SIMILI a quelli gi� svolti a lezione e riportati nelle dispense, per cui lo studente deve impostare la soluzione ex-novo, e non cercare affannosamente negli appunti un esercizio similare gi� svolto. Spesso anzi cos� facendo si viene tratti in inganno, perch� l'esercizio d'esame pu� apparire simile ad uno gi� svolto, MA IN REALTA' E' DIVERSO (solitamente pi� facile).

Nota 2:  Nel caso di ripetute bocciature nella prova scritta, � possibile effettuare un tradizionale esame "completamente orale". Tale modalit� costituisce comunque una eccezione, cui si pu� accedere solo dopo ripetuti tentativi falliti di superare l'esame scritto di cui sopra. In particolare, dopo almeno 5 tentativi infruttiferi di superare la prova scritta, nel corso dei quali debbono comunque essere stati totalizzati almeno 30 punti complessivi, e deve essere stato svolto correttamente almeno un esercizio di ciascun gruppo (Termodinamica, Fluidodinamica, Acustica, Termocinetica), lo studente pu� chiedere di essere ammesso all'esame orale tradizionale (alla lavagna).In tale ipotesi gli verr� assegnato un punteggio "base" di 10 punti, indi gli verranno proposte in successione 4 brevi domande, ciascuna delle quali vale 5 punti. Al punteggio totale cos� ottenuto si sommer�, come consueto, il punteggio della trascrizione della dispensa.  Gli studenti che sono gi� in possesso dei requisiti di cui al precedente paragrafo possono iscriversi direttamente all'esame orale, (specificandolo nelle note sulla lista di iscrizione via Internet). Gli altri, possono richiedere di accedere all'esame orale anche in seguito alla correzione dello scritto, se l'esito dello stesso ha portato al raggiungimento delle condizioni minime di cui sopra. Gli studenti sono invitati a conservare la scheda degli esami falliti (se non era stata trattenuta dal docente) a riprova del raggiungimento delle condizioni di cui sopra. Tali schede verranno controfirmate dal docente.

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Date degli Appelli d'Esame

(*) Al mattino, in aula I, si svolgeranno le prove orali degli studenti che hanno gi� superato la prova scritta negli appelli precedenti.
(**) Al pomeriggio si svolger� la prova scritta, in aula H (piu' capiente della I)
Chi supera la prova scritta potr� dare l'orale in un giorno della settimana successiva, che verr� concordato col docente al momento della correzione degli scritti.

ATTENZIONE! A partire dall'appello del 7 maggio 2004 si applicano le nuove modalit� d'esame:
- da 0 a 24 punti in palio con la prova scritta
- da 0 a 10 punti in palio con l'orale
perdono validit� e punteggio tutte le altre forme di valutazione pregresse, quali dispense, prove intercorso, etc. che si erano utilizzate nelle annate passate.
Quindi viene ammesso all'orale solo chi supera lo scritto con almeno 18 punti.

Le date suddette potranno essere posticipate di alcuni giorni (al massimo 1 settimana) in caso di inderogabili impegni del docente, con congruo preavviso su questo sito Web e mediante affissione di avviso in bacheca.
Si fa presente che le date ufficiali degli appelli d'esame SONO QUELLE VISIBILI SU QUESTO SITO INTERNET, e non quelle eventualmente riportate su altri server dell'ateneo, ivi incluso il server del CEDI (Habana) su cui si effettua l'iscrizione via Internet agli esami, e che gi� in passato ha dato luogo in numerosi casi a date errate.
Verranno inoltre fissati, a richiesta, n. 2 appelli straordinari, il primo in primavera ed il secondo in autunno. Appena tali appelli vengono fissati, le date vengono indicate su questa pagina Web. 

Gli esami normalmente si concludono entro la mattinata. Lo scritto viene ritirato inesorabilmente alle ore 11; segue la correzione alla lavagna, ed alle 11:30 iniziano gli orali. Verso le 13:30 � finito tutto. Solo in caso di numero di studenti molto elevato si continua al pomeriggio (normalmente alle 14.30). Gli studenti che hanno gi� superato la prova scritta in un appello precedente e che debbono sotenere solo l'orale sono invitati a mettersi comunque in lista, ma indicando nelle note "solo orale". Essi si debbono presentare all'inizio degli orali (quindi normalmente dopo le 11.30), e non alle 9.00 come chi deve sostenere la prova scritta. In caso di appello pomeridiano, gli orali hanno inizio dopo 2.5 ore dall'ora di inizio dello scritto. Si prega di non venire nel corso della prova scritta a disturbare lo svolgimento della stessa: ogni ulteriore richiesta da fare al docente va presentata solo dopo la conclusione della prova scritta.

Studente Interno

A partire dall'anno accademico 2001/2002, viene istituita la figura dello studente interno. Si tratta di uno studente volontario, che si impegna a "seguire" le attivit� WEB relative al corso, mantenendo aggiornate le pagine del server, raccogliendo le dispense (si veda il punto seguente, Informatizzazione delle Dispense) e organizzando l'assegnazione delle lezioni da trascrivere agli studenti. Ovviamente queste attivit� richiedono una assidua presenza alle lezioni, una buona capacit� ed esperienza nella gestione di siti Web, ed una organizzazione mentale responsabile ed affidabile. Gli studenti che ritengono di avere le caratteristiche suddette possono contattare il docente in occasione delle prime due settimane del corso, dopodich� verr� selezionato e prescelto l'elemento ritenuto pi� idoneo. A fronte dell'impegno richiesto, lo studente interno viene esentato dalla redazione della dispensa, pur ricevendo il massimo punteggio per essa previsto (6 punti). Va comunque chiarito che lo studente interno svolge la sua attivit� primariamente a favore dei suoi colleghi, e non a favore del docente, e quindi l'assunzione di questo incarico deve venire vista come assunzione di un preciso impegno verso gli altri studenti. Ad essi, e non al docente, lo studente interno dovr� rendere conto del suo operato.

Per l'anno accademico 2001/2002 lo studente interno �:

Ferdinando Grossi

tel. 0523 942357

E-Mail: [email protected]

Informatizzazione delle dispense

A partire dall'A/A 1998/99 non esiste pi� un libro di testo ufficiale per il corso, sebbene alcuni testi "classici" vengano tuttora consigliati agli studenti ai fini di eventuali approfondimenti.

Viene invece realizzata, con la collaborazione degli studenti stessi, una raccolta di dispense informatizzata, consultabile via Internet su questo sito. Durante l'A/A 1998/99 tale raccolta � stata inevitabilmente frammentaria e poco attendibile, ma costituisce comunque un primo riferimento. Negli anni successivi la situazione si � decisamente normalizzata. I seguenti link consentono di accedere alle dispense degli ultimi tre anni, ed alle relative "Home Page" (cio� il contenuto di questa pagina):

E' ovvio come ogni anno le dispense siano destinate a migliorare, anche perch� � consentito attingere a quelle degli anni precedenti nel corso della redazione delle nuove dispense (purch� si citi la provenienza del materiale riutilizzato).

Sebbene la collaborazione alla redazione delle dispense informatizzate non sia obbligatoria per il superamento dell'esame, essa costituisce l'occasione per gli studenti di incrementare il loro punteggio, e nello stesso tempo di impadronirsi di tecniche basilari per la successiva professione, quali la dattiloscrittura informatizzata, il disegno elettronico, l'utilizzo di scanner o altri sistemi di cattura delle immagini da testi o riviste, etc.

Le istruzioni per la redazione delle dispense informatizzate sono disponibili via Internet, o possono venire richieste al docente o all'allievo interno su dischetto nel caso di impossibilit� di accesso alla rete: � sufficiente consegnare allo stesso un dischetto vuoto e formattato, ed alla successiva lezione esso verr� restituito con il file .DOT contenente le istruzioni stesse.

Una volta che la dispensa � stata redatta, essa viene trasferita al docente mediante il meccanismo di "upload" sull'apposito server FTP. Ogni studente si deve creare la propria cartella, e copiare all'interno di essa i propri files, evitando di impastrocchiare le directory altrui. Dopo l'upload, � opportuno mandare un breve messaggio di testo via E-Mail, indirizzato sia al docente che allo studente interno, con l'indicazione della directory in cui la dispensa � stata caricata.

La dispensa pu� anche venire consegnata su dischetto in aula, oppure durante l'orario di ricevimento.  E' invece assolutamente vietato inviarla come allegato ("attachment") di messaggi di posta elettronica, che intaserebbero la casella di posta sul server. Si consiglia di verificare, mediante un antivirus aggiornato, che il documento non contenga macro-virus e che il dischetto sia "pulito".

Le DISPENSE dell'anno in corso (A/A 2001/2002) sono rese consultabili direttamente via rete o scaricabili, man mano che le stesse vengono consegnate al docente o all'allievo interno. Esse costituiscono attualmente il miglior materiale disponibile per la preparazione dell'esame, e dovrebbero evitare la spesa di acquistare libri, manuali e tabelle. Si rammenta tuttavia che il docente non pu� assumersi alcuna responsabilit� in merito ad omissioni o inesattezze in esse contenute.

Le dispense non ancora corrette sono normalmente gi� visibili sul server FTP, ove gli studenti stessi le mettono per sottoporle al docente, ed in attesa che l'allievo interno le riposizioni sul server WWW, linkate alla pagina di elenco. Si rammenta che tale area del server FTP � accessibile da tutti: si confida nella buona educazione da parte degli utilizzatori onde evitare usi impropri del server FTP e danni ai files altrui.

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Propedeuticit� e testi consigliati

Si consiglia di affrontare l'esame di Fisica Tecnica solo dopo aver superato i seguenti esami degli anni precedenti:

• - Fisica I
• - Analisi Matematica I
• - Analisi Matematica II

I testi CONSIGLIATI per la preparazione dell'esame sono:

• A. COCCHI: Elementi di termofisica generale ed applicata - Soc. Ed. Esculapio, Bologna 1990
• F. KREITH: Principi di trasmissione del calore - Liguori Editore
• R.Spagnolo (a cura di), Manuale di acustica applicata, UTET Libreria, Torino (2001).

E' inoltre INDISPENSABILE per affrontare la prova scritta procurarsi il seguente materiale di consultazione:

• Tabelle delle propriet� termodinamiche dell'acqua e vapore d'acqua
• Tabelle delle propriet� termodinamiche dell'aria
• Tabelle delle propriet� termofisiche di vari materiali (metalli, isolanti, mat. da costruzione, etc.)
• Diagramma termodinamico del vapore d'acqua (p-v oppure T-s)
• Diagramma Psicrometrico
• Diagrammi dei gas reali (fattore di compressibilit�, entalpia, entropia)
• Diagramma di Moody (perdite di carico nei condotti)
• Tabella delle perdite di carico localizzate
• Tabelle per il calcolo dei coeff. di convezione in vari casi geometrici (formule del n. di Nusselt)
• Propriet� termiche dei materiali (conducibilit�, viscosit�, calore specifico, densit�).
• Audiogramma normale di Fletcher & Munson (norma ISO 226)
• Tabella della ponderazione "A"
• Legislazione acustica (D.L. 277/91, L. 447/95 e relativi decreti attuativi), reperibile su www.spectra.it

Non tutto il materiale suddetto � reperibile nei testi di cui sopra; inoltre le dispense degli anni passati non sempre contengono tutto quello che servirebbe all'esame. Chi alla prova scritta non avr� a disposizione il materiale necessario allo svolgimento degli esercizi, NON potr� farselo prestare dai colleghi o chiederlo al docente.

Si rammenta che durante la prova scritta � vietato parlare, e che NON verranno forniti fra i dati dei problemi i valori di grandezze rilevabili dal materiale di consultazione di cui sopra.

Per la preparazione dell'esame, pu� essere utile consultare il testo dei temi d'esame gi� utilizzati negli appelli precedenti, che pu� essere scaricato clickando qui.

Commenti e Suggerimenti

Per favore comunicate con me via E-Mail per ogni necessit� di chiarimenti o per suggerimenti

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Copyright � Angelo Farina - riproduzione vietata senza autorizzazione.
Ultima revisione: 22/06/04