Corso di Fisica Tecnica - A/A 2002/2003

Ing. Meccanica, Ing. Gestionale, vecchio ordinamento (5 anni)

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
• Studenti interni
• 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: 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.

Nota:
Gli studenti che hanno frequentarto il corso negli A/A precedenti al 02/03, hanno svolto un programma (con il prof. Pagliarini) che coincide con le parti n. 1), 2), 4) e 5) del programma di questo anno. La parte 3) (acustica) era invece assente. Questi studenti possono, a loro scelta, decidere di NON venire esaminati su tale parte del programma. In questo caso si applicano modalit� d'esame diverse da quelle "normali", come descritto nel seguito.

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Modalit� d'esame

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Il punteggio complessivo viene assegnato sulla base di:

• 1) Prove Intercorso. Nel corso dell'anno, a sorpresa, verranno proposti in aula dei semplici esercizi da svolgere numericamente (occorre quindi venire a lezione SEMPRE muniti di calcolatrice). Si tratta in pratica di esercizi analoghi a quelli utilizzati nel corso della prova scritta di esame, descritta nel punto seguente. Chi fa correttamente una o pi� delle 4 prove intercorso previste viene automaticamente esonerato dalla corrispondente domanda nello scritto di esame (ottenendo il conseguente punteggio di 6 punti). Chi invece non supera la prova intercorso, dovr� sostenere la prova scritta corrispondente all'esame. Chi fa bene tutte 4 le prove intercorso � direttamente ammesso all'orale, con punteggio base di 24 punti (6x4). Il tempo concesso per ciascuna prova intercorso � di 1h  (all'esame invece � di soli 30 minuti). Il principale vantaggio di superare una prova intercorso (rispetto a fare giusto l'esercizio corrispondente in una prova scritta d'esame) consiste nel fatto che il punteggio corrispondente rimane permanentemente valido anche per gli appelli successivi, mentre chi non ha superato, ad esempio, la prova intercorso di termodinamica, dovr� svolgere l'esercizio di termodinamica in tutti gli esami scritti che affronta, e l'eventuale successo in un appello non lo esonera dal dover ripetere l'esercizio di termodinamica nell'appello successivo. In ogni caso, chi raggiunge almeno 18 punti con le prove intercorso � esonerato dall'obbligatoriet� della prova scritta - lo studente pu�, comunque, se lo ritiene utile, cercare di integrare il punteggio ottenuto nelle prove intercorso svolgendo le parti della prova scritta d'esame corrispondenti alle prove intercorso fallite. In tal modo, comunque, pu� raggiungere un punteggio massimo di 24 punti (6 per ciascuna parte del programma).
• 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 o le corrispondenti prove intercorso). 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 0 a +10 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.
• 5) Esame a "programma vecchio": gli studenti che, avendo ottenuto la frequenza del corso in A/A antecedenti al 02/03, desiderassero essere esaminati con esclusione dal programma della parte di Acustica, svolgono all'esame i soli tre esercizi relativi alle altre parti del programma. In questo caso, ciascun esercizio assegna 8 punti anzich� 6 punti, e conseguentemente sono comunque in palio 24 punti. Inoltre si considera ammesso all'orale chi supera correttamente due esercizi su tre, e quindi il punteggio minimo per sostenere l'orale � di 16 punti anzich� di 18 punti. Questa possibilit� NON si applica agli studenti che frequentano nell' A/A 02/03, che per�, in cambio, hanno accesso al meccanismo delle prove intercorso, che non si applica invece agli studenti che hanno frequentato negli A/A precedenti, a meno che essi decidano di ri-frequentare il corso, cosa che comunque nega poi loro la possibilit� di richiedere l'esame sul programma ridotto.

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.

Verranno inoltre fissati, a richiesta, n. 2 appelli straordinari, il primo in primavera ed il secondo in autunno.

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.

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. 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.

Iscrizione agli esami

L'iscrizione all'esame (sia scritto+orale che solo orale) va fatta attraverso Internet, tramite l'apposito server oppure clickando sul link:

http://esami.ceda.unipr.it/cgi-bin/esami/ientra/ingegneria/l_meccanica

Utilizzare l'apposito spazio per le note per indicare che si deve sostenere solo l'orale. In assenza di tale indicazione lo studente si ritiene sia iscritto sia allo scritto che all'orale.

Studenti Interni

Per l'anno accademico 2002/2003, viene istituita la figura degli studenti interni. Si tratta di tre studenti volontari, che si impegnano a "seguire" le attivit� WEB relative al corso, mantenendo aggiornate le pagine del server, preparando le dispense (si veda il punto seguente, Informatizzazione delle Dispense) e rendendole disponibili sul server stesso in formato PDF. 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� verranno selezionati e prescelti  i tre elementi ritenuti pi� idonei. A fronte dell'impegno richiesto, gli studenti interni vengono esentati dalla prova scritta, pur ricevendo il massimo punteggio per essa previsto (24 punti). Va comunque chiarito che gli studenti interni svolgono la loro attivit� primariamente a favore dei loro colleghi, e non a favore del docente, e quindi l'assunzione di questo incarico deve venire vista come assunzione di un preciso impegno di servizio verso gli altri studenti. Ad essi, e non al docente, gli studenti interni dovranno rendere conto del loro operato.

Informatizzazione delle dispense

A partire dall'A/A 1998/99 � stata realizzata, con la collaborazione degli studenti, una raccolta di dispense informatizzata, consultabile via Internet su questo sito. I seguenti link consentono di accedere alle dispense sin qui raccolte, ed alle relative "Home Page" (cio� il contenuto di questa pagina):

Nel corso del corrente A/A 02/03, gli studenti non debbono pi� realizzare nuove dispense, essendo quelle gi� disponibili pi� che bastevoli allo scopo. Tuttavia i due studenti interni cureranno la messa in rete della versione "definitiva" della dispensa di ciascuna lezione, attingendo dal materiale gi� disponibile, e realizzando una raccolta di esse in formato PDF.

Tale raccolta definitiva di dispense viene resa disponibile clickando qui: Dispense 02/03

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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