Fisica applicata per il design – opzionale

Obiettivi

L’insegnamento ha come obiettivo lo sviluppo nell’allievo della capacità di osservare, studiare e comprendere le leggi che regolano il mondo fisico che lo circonda e per indurlo a cogliere le implicazioni che tali leggi presentano nel disegno industriale di oggetti e di soluzioni progettuali funzionali.  Con una metodologia essenzialmente basata sull’approccio sperimentale e sull’osservazione sistematica e sintetica, non trascurando un limitato impiego della modellizzazione matematica, l’insegnamento tratterà le leggi fondamentali della fisica (cinematica, dinamica, statica, meccanica dei fluidi, trasmissione del calore, ottica, elettrodinamica ed elettromagnetismo), stimolando l’allievo all’analisi delle relazioni fra forma e funzione e alla loro applicazione consapevole per la sintesi progettuale.  Al fine di risvegliare la curiosità critica e la passione dell’allievo per la fisica, verranno studiati alcuni significativi casi applicativi, tratti sia dall’osservazione di fenomeni naturali sia dall’analisi di oggetti di uso comune, di disegno industriale e artistici, utilizzando anche materiali multimediali, tra i quali quelli tratti dal progetto educativo PSSC

Descrizione

Introduzione alla fisica: unità di misura, analisi dimensionale,cifre significative, conversione unità di misura, grandezze scalari e vettoriali. Cinematica unidimensionale: grandezze cinematiche, valori medi e valori istantanei, moto con velocità uniforme, moto con accelerazione uniforme, corpi in caduta libera. Analisi vettoriale: scalari e vettori, componenti di un vettore, elementi di trigonometria, somma e sottrazione di vettori, vettori unitari, vettori posizione, spostamento, velocità ed accelerazione,moto relativo. Cinematica bidimensionale: moto in due dimensioni, moto con velocità costante, moto con accelerazione costante. Le leggi del moto: forza e massa, primo, secondo e terzo principio della dinamica, natura vettoriale delle forze, schema del corpo libero,forza peso, forza normale. Applicazioni delle leggi del moto: forza di attrito statica e dinamica, tensione nelle corde, molle e legge di Hooke, equilibrio rispetto alla traslazione, moto circolare. Equilibrio statico: momento torcente, condizioni di equilibrio alla rotazione, equilibrio statico,centro di massa. Lavoro ed energia: lavoro di una forza costante, energia cinetica, teorema della conservazione dell’energia cinetica, potenza, forze conservative e non conservative, energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica. I fluidi: densità, pressione, equilibrio statico dei fluidi, principio di Pascal, principio di Archimede. Temperatura e calore: principio zero della termodinamica, scale termometriche, dilatazione termica, calore e lavoro meccanico, calore specifico, conduzione, convezione ed irraggiamento Ottica geometrica: generalità sulle onde, spettro luminoso, la riflessione, la rifrazione.

Modalità di esame

La modalità d’esame prevede una prova scritta  con domande relative alla soluzione di un problema di fisica, ad uno o più argomenti trattati nel corso ed alla analisi di un progetto scelto a cura dello studente.

Bibliografia

Testi fondamentali di riferimento

James Walker, Fondamenti di Fisica, Pearson Italia, Milano-Torino, 4° edizione, 2010

Richard Feynman,La Fisica di Feynman, Zanichelli, Bologna, 2007

Testi complementari di riferimento

Werner Heisenberg ,Fisica e filosofia, Il Saggiatore tascabili, Milano, 2008

Erwin Schrödinger, Che cosa è la vita, Adelphi, Milano, 1995.

Charles Seife, La scoperta dell’universo, Bollati Boringhieri, Torino, 2007

Richard Feynman, Sei pezzi facili , Adelphi, Milano, 2008.

Materiale didattico multimediale

La fisica secondo il PSSC, 25 film a cura del Physical Science Study Committee, Zanichelli, Bologna,2005