Ingegneria dei Materiali e Biomateriali

Fornire i concetti fondamentali, in vista delle applicazioni, relativi al calcolo infinitesimale, differenziale e integrale per le funzioni reali di una variabile reale; fare acquisire adeguate capacità di formalizzazione logica e abilità operativa consapevole.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni se previste dal programma) relative al calcolo infinitesimale, differenziale ed integrale per le funzioni reali di una variabile reale e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti affini elaborando le nozioni acquisite.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso nella risoluzione di esercizi di verifica elaborati dal Docente, in linea di massima legati ad argomenti quali: campi di esistenza, limiti di successioni e di funzioni, serie numeriche, studi di funzione, integrazione definita e indefinita.

(1 CFU) Insiemi numerici: Numeri naturali, interi, razionali. Gli assiomi dei numeri reali. Estremo superiore, estremo inferiore, massimo, minimo. Principio di Archimede. Densità di Q in R, radice ennesima, potenza con esponente reale. Principio di induzione. Disuguaglianza di Bernoulli. Formula del binomio.
(1 CFU) Funzioni elementari.
(1.5 CFU) Successioni: limite di una successione, prime proprietà dei limiti, teoremi di unicità del limite, del confronto, della permanenza del segno. Operazioni con i limiti e forme indeterminate. Successioni monotone: teorema di regolarità; il numero e. Criterio del rapporto. Criterio della radice. Media aritmetica e media geometrica. Criterio di convergenza di Cauchy. Successioni estratte. Teorema di Bolzano-Weierstrass.
(1 CFU) Serie numeriche: definizioni e prime proprieta, operazioni con le serie. Serie geometrica, serie armonica, serie armonica generalizzata. Criterio di Cauchy per le serie. Serie a termini non negativi: criteri della radice, del rapporto, del confronto, del confronto asintotico, degli infinitesimi. Costante di Eulero-Mascheroni. Serie a segni alterni: criterio di Leibniz; stima del resto. Serie assolutamente convergenti e loro proprieta.
(1 CFU) Funzioni: topologia della retta reale: punti di accumulazione, chiusi, aperti, compatti. Limiti di funzioni e relative proprietà. Definizione equivalente di limite. Operazioni con i limiti e forme indeterminate. Funzioni monotone, funzioni continue, funzioni lipschitziane, funzioni inverse, funzioni composte. Limite di una funzione composta. Estremi assoluti, teorema di Weierstrass. Teorema di esistenza degli zeri, teorema dei valori intermedi. Funzioni uniformemente continue, teorema di Cantor.
(2 CFU) Calcolo differenziale: definizione di derivata e suo significato geometrico. Regole di derivazione; derivate delle funzioni elementari. Estremi relativi, condizione necessaria del primo ordine. Teoremi di Rolle e Lagrange, caratterizzazione delle funzioni monotone in intervalli. Condizioni sufficienti del primo ordine. Teorema di prolungabilità della derivata. Teorema di de L’Hopital, calcolo di limiti che si presentano in forma indeterminata. Infinitesimi e infiniti: principi di cancellazione. Condizioni necessarie e condizioni sufficienti del secondo ordine per punti critici. Significato geometrico della derivata seconda. Convessita e concavita in un intervallo; caratterizzazione delle funzioni convesse in intervalli; flessi; asintoti; grafici di funzioni. Formula di Taylor con resto in forma di Peano. Formula di Taylor con resto in forma di Lagrange. Cenni alle serie di Taylor.
(1,5 CFU) Calcolo integrale: Cenni sulla misura secondo Peano-Jordan. Integrale di Riemann di una funzione limitata in un intervallo compatto. Area del rettangoloide. Integrabilita delle funzioni monotone in intervalli compatti. Integrabilita delle funzioni continue in intervalli compatti. Proprietà dell’integrale definito. Teorema della media integrale. Teorema fondamentale del calcolo integrale. Primitive ed integrazione indefinita. Regole di integrazione indefinita: decomposizione in somma, integrazione per parti, integrazione per sostituzione, integrazione di funzioni razionali. Generalizzazione del concetto di integrale: sommabilità. Criteri di sommabilità.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è opportunamente motivato allo studente.

P. Marcellini, C. Sbordone, Analisi Matematica Uno, Liguori, 1998.
G. De Marco, Analisi Uno. Teoria ed Esercizi. Terza edizione, Zanichelli, 2022.

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti i concetti fondamentali, in vista delle applicazioni, relativi al calcolo differenziale e integrale per le funzioni reali di più variabili reali, e alle equazioni differenziali ordinarie; fare acquisire abilità operativa consapevole.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni se previste dal programma) relativi al calcolo infinitesimale, differenziale ed integrale per le funzioni reali di più variabili reali e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti correlati elaborando autonomamente le nozioni acquisite durante il corso.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso; in particolare mostrare di aver acquisito capacità di analisi e di sintesi dei risultati dimostrati a lezione, e di risoluzione di esercizi di verifica riguardanti gli argomenti principali del corso: successioni e serie di funzioni, calcolo differenziale per funzioni di più variabili reali, integrazione multipla, equazioni differenziali ordinarie.

1. SUCCESSIONI E SERIE DI FUNZIONI. Successioni di funzioni. Confronto tra convergenza puntuale e uniforme (dim). Teorema sulla continuità del limite (dim). Teorema di passaggio al limite sotto il segno di integrale (dim) e di derivata. Serie di funzioni. Confronto tra convergenza assoluta e uniforme (dim). Confronto tra convergenza totale e uniforme. Teorema di continuità della somma. Teorema di integrazione e di derivazione per serie. Serie di potenze. Teorema sulla convergenza totale (dim). Teorema sull’insieme di convergenza (dim). Teorema di Abel. Teorema di Cauchy-Hadamard (dim). Teorema di D’Alembert (dim). Raggio di convergenza della serie derivata (dim). Derivazione e Integrazione termine a termine per serie di potenze (dim). Teorema sulla somma di una serie di potenze (dim). Serie di Taylor. Criterio di sviluppabilità in serie di Taylor (dim). Teorema sulla serie derivata. Sviluppi di Taylor notevoli.
2. FUNZIONI DI DUE E TRE VARIABILI. Insiemi aperti, chiusi, compatti, connessi. Funzioni di due e tre variabili reali. Domini di funzioni di due variabili. Curve di livello. Limiti e continuità per funzioni di due variabili. Condizione necessarie per l’esistenza di limiti di funzioni di più variabili. Teorema di Weierstrass. Derivate parziali. Teorema Schwarz (dim). Gradiente. Matrice Hessiana. Differenziabilità. Piano tangente. Differenziabilità e continuità (dim). Teorema del differenziale (dim). Funzioni composte. Teorema di derivazione delle funzioni composte. Derivate direzionali. Derivata direzionale di funzioni differenziabili (dim). Interpretazione geometrica del gradiente (dim). Funzioni con gradiente nullo. Formula di Taylor al II ordine con resto di Lagrange (dim). Massimi e minimi relativi per funzioni di due variabili. Condizione necessaria del 1° ordine (dim) e condizione necessarie e sufficienti (dim) del 2° ordine. Massimi e minimi vincolati: teorema dei moltiplicatori di Lagrange. Massimi e minimi assoluti.
3. EQUAZIONI DIFFERENZIALI ORDINARIE. Equazioni differenziali in forma normale. Problema di Cauchy. Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato. Funzioni lipschiziane e funzioni continue (dim). Teorema di Cauchy di esistenza e unicità locale. Teorema di esistenza e unicità globale in una striscia. Risoluzione di alcuni tipi di equazioni differenziali del 1° ordine in forma normale. Equazioni differenziali lineari. Teorema sulla struttura dell’integrale generale (dim). Teorema di esistenza e unicità per equazioni differenziali lineari (dim). Determinante Wronskiano. Indipendenza delle soluzioni di un’equazione lineare omogenea (dim). Integrale generale di un’equazione differenziale omogenea (dim). Integrale generale di equazioni lineari omogenee del II ordine a coefficienti costanti (dim). Equazioni lineari non omogenee: metodo della somiglianza, metodo della variazione delle costanti (dim).
4. CURVE E INTEGRALI CURVILINEI. Curve nel piano e nello spazio. Curve regolari, semplici, chiuse. Equazioni parametriche, cartesiane e polari di una curva. Versore tangente e normale a una curva. Lunghezza di una curva. Teorema di rettificabilità (dim). Lunghezza della curva data in coordinate cartesiane e polari. Ascissa curvilinea. Integrale curvilineo di una funzione. Baricentro di una curva.
5. INTEGRALI DOPPI E TRIPLI. Domini normali. Misura di un dominio normale. Integrali doppi su domini normali. Interpretazione geometrica dell’integrale doppio. Teorema di integrazione delle funzioni continue. Formule di riduzione per integrali doppi. Teorema di cambiamento di variabili. Cambiamento di variabili in coordinate polari. Baricentro di un dominio. Teorema di Guldino. Formule di Gauss-Green (dim). Integrali tripli. Formule di riduzione. Cambiamento di variabili negli integrali tripli. Coordinate sferiche e cilindriche. Calcolo del volume di solidi. Massa, baricentro e momento di inerzia di un solido.
6. FORME DIFFERENZIALI LINEARI. Forme differenziali lineari. Integrale di una forma differenziale. Forme differenziali esatte (campi conservativi). Teorema di integrazione per forme esatte di classe C0 (dim). Teorema di caratterizzazione delle forme esatte di classe C0 (dim). Forme differenziali chiuse (campi irrotazionali). Condizione necessaria di esattezza per forme C1 (dim). Condizioni sufficienti per l’esattezza di forme C1 in un rettangolo e in aperto semplicemente connesso (dim). Calcolo di una primitiva di una forma esatta. Forme differenziali esatte in domini non connessi. Forme differenziali nello spazio. Operatori divergenza e rotore. Forme differenziali chiuse nello spazio. Condizione sufficiente per l’esattezza di forme C1 in un aperto stellato (dim). Interpretazione fisica delle forme differenziali. Teorema della divergenza e Formula di Stokes nel piano (dim). Calcolo di aree (dim).
7. SUPERFICI E INTEGRALI DI SUPERFICIE. Superfici regolari. Piano tangente e versore normale. Area di una superficie. Area di una superficie cilindrica (dim). Teorema di Guldino per le superfici di rotazione (dim). Integrali superficiali. Flusso di un campo attraverso una superficie. Teorema della divergenza e Formula di Stokes nello spazio.
8. FUNZIONI IMPLICITE. Teorema del Dini nel piano (dim) e nello spazio. Conseguenze del Teorema del Dini. Massimi e minimi relativi di funzioni implicite: condizioni sufficienti. Massimi e minimi vincolati. Teorema sui moltiplicatori di Lagrange nel piano (dim) e nello spazio.
N.B. (dim) = con dimostrazione.

Il voto è formulato dalla Commissione d'Esame sulla base dell'esito della prova scritta e dell'adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Testi consigliati:
1. Bramanti, Pagani, Salsa, Analisi Matematica 2, Zanichelli.
2. Marcellini, Sbordone, Esercitazioni di Matematica, Vol. 2, part I and II, Zanichelli
Vengono inoltre rese a disposizione degli studenti nell'area riservata dedicata al corso sul sito web di unina e sul canale TEAMS del corso (comunicato all'inizio del corso), slides riguardanti gli argomenti trattati durante lezioni frontali, esercizi e tracce delle prove d’esame.

Il Corso tratta fondamentalmente dei metodi di rappresentazione grafica di organi di macchine con particolare riferimento al metodo delle proiezioni mongiane. Inoltre, persegue la finalità di fornire agli allievi il linguaggio di base dell’ingegnere e la capacità di immaginare e visualizzare forme nello spazio. Sulla base della conoscenza delle forme di base degli organi di macchine, gli allievi acquisiscono la capacità di interpretare il disegno costruttivo dei principali organi di macchine e di loro assemblaggi. La finalità del corso, in definitiva, è mettere in condizione gli allievi di conoscere gli elementi di macchine, saper realizzare un semplice disegno quotato, di leggere ed interpretare correttamente disegni industriali di base secondo gli standard internazionali, unitamente ad un esame critico delle forme e delle funzioni dei principali organi di macchine.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Conoscere il disegno tecnico come linguaggio grafico per la comunicazione di informazioni tecniche a livello internazionale. Conoscere le basi metodologiche per impostare l'analisi funzionale dei sistemi meccanici dal punto di vista cinematico, statico e dinamico e della scelta dei componenti. Conoscenza dei metodi di rappresentazione di base a mano libera o mediante sistemi di disegno assistito dal calcolatore (CAD). Conoscenza di elementi di analisi funzionale di complessivi meccanici. Distinguere le caratteristiche geometriche di prodotto ed il loro legame con semplici cicli di lavorazione impiegati per la sua realizzazione. Definire i principi di funzionamento, gli aspetti costruttivi e prestazionali di organi meccanici di base.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di interpretare i disegni di particolari e di complessivi e di rappresentare macchine semplici. Comprendere la funzionalità di componenti di un sistema meccanico, applicando i principi della cinematica, della statica e della dinamica. Comprendere l'effetto degli errori di lavorazione sulle caratteristiche dimensionali di un assieme meccanico e della finitura superficiale sulla resistenza dei materiali metallici. Capacità di realizzare complessivi di semplici gruppi e disegni costruttivi coerenti con le metodologie di fabbricazione. Capacità di impiegare correttamente elementi unificati e di stilare la documentazione di riferimento. Comprensione delle metodologie di progettazione e verifica e delle norme tecniche di riferimento.

[2 CFU]
La prima parte presenta richiami di geometria descrittiva ed introduce la normativa del disegno tecnico (UNI, ISO) relativa alle proiezioni ortogonali, alle sezioni ed alla quotatura. Funzione ed importanza del disegno tecnico. Geometria proiettiva e descrittiva: proiezioni mongiane e scelta delle viste principali. Cenni al problema dell’intersezione tra superfici. Criteri di unificazione e norme unificate del disegno tecnico. Serie dei numeri normali. Sistemi unificati di rappresentazione di sezioni di solidi. Sezioni proiettate a piani paralleli ed a piani incidenti, sezioni parziali e ribaltate in vicinanza ed in loco. Semi-viste e semisezioni. Indicazioni convenzionali della traccia del piano di taglio. Errori più comuni nella rappresentazione delle sezioni. Sistemi unificati di rappresentazioni grafiche, di quotatura dei solidi. Quotatura geometrica: quote di grandezza e posizione. Quote di montaggio ed ausiliarie. Quotatura funzionale, tecnologica e di collaudo. Condizioni funzionali di assemblaggio: vincoli assiali, vincoli radiali, condizioni di accessibilità, montabilità e smontabilità delle parti. Scelta delle quote a partire dalle condizioni funzionali. Quotatura tecnologica relativa a lavorazioni per asportazione di truciolo, fusione e stampaggio. Comportamento del materiale: elastico e plastico; diagramma sforzo-deformazione. Carico di snervamento, limite di proporzionalità e carico di rottura. Scelta delle quote di lavorazione sulla base del ciclo di lavorazione di elementi assial-simmetrici. Rappresentazione convenzionale delle filettature e quotatura tecnologica di filettature. Rappresentazione e quotatura di smussi, raccordi, conicità, rastremazioni, superfici inclinate, gole di scarico e gole per filettature interne ed esterne. Designazione unificata.
[2 CFU]
La seconda parte riguarda la finitura superficiale e le tolleranze dimensionali. In questo modo vengono introdotti i principali problemi funzionali e costruttivi che si presentano anche negli assemblaggi e le indicazioni conformi alle norme internazionali. Errori di lavorazione macrogeometrici. Definizione delle tolleranze di progetto o funzionali e di lavorazione; tolleranze naturali e capacità produttiva. Sistemi di tolleranze ISO; scelta delle tolleranze in base alle condizioni funzionali ed accoppiamenti raccomandati. Definizione di tolleranze generali. Tabelle degli scostamenti, della qualità IT e delle tolleranze generali. Piano degli scostamenti e calcolo degli scostamenti superiori ed inferiori. Condizioni limite: condizioni di massimo e di minimo materiale. Errori di lavorazione microgeometrici. Finitura superficiale ed indici di rugosità. Calcolo della rugosità media. Formula del profilo medio e dimostrazione. Definizione integrale e discreta. Scelta della rugosità per semplici organi di macchine. Legame tra rugosità e tolleranze. Valori limite delle tolleranze per prefissati valori di rugosità media.
[2 CFU]
La terza parte del corso è dedicata allo studio ed alla rappresentazione dei principali organi di collegamento di sistemi meccanici. Lo studio degli assiemi, composti da più organi di macchine, permette di analizzare il contributo che ciascuna parte può offrire al funzionamento della macchina o del sistema meccanico. Organi di collegamento: collegamenti mobili e fissi. Filettature: Metrica, Whitworth, Gas, Trapezia ed a dente di sega. Forme costruttive di viti e dadi. Filettature per viti di collegamento e di manovra. Rappresentazione a norma di collegamenti filettati: vite mordente, bullone e vite prigioniera. Funzionamento della coppia vite-madrevite; azione degli organi filettati e reazione degli elementi collegati; sollecitazione nel gambo della vite e condizioni di rottura della vite; il problema dello svitamento spontaneo; il test di Junker; i dispositivi di sicurezza anti-svitamento. Imbiettamenti: collegamenti mobili con chiavette e linguette; principio di funzionamento per attrito e per ostacolo meccanico; linguette di forma A, B e C; linguette a disco; chiavette di forma A, B o C, con nasello e tangenziali; tipologie ribassate e concave; problematiche di scelta relative alle diverse tipologie ed alle condizioni di funzionamento; scelta dei parametri larghezza, altezza e lunghezza mediante normativa e dimensionamento; caratteristiche degli alberi scanalati. Perni, spine, copiglie, anelli elastici (tipo Seeger). Molle: tipologia, impieghi caratteristici. Elementi di rappresentazione di collegamenti fissi: definizione di chiodi e rivetti, morfologia e disposizione sulle parti da collegare. Rappresentazione dei collegamenti chiodati e rivettati. Rappresentazione di saldature. Studio di assiemi meccanici. Gruppi di trasmissione del moto. Giunti rigidi, elastici e giunti cardanici; rappresentazione e funzionamento di organi di macchine quali alberi di trasmissione, cuscinetti a strisciamento (boccole, bronzine), pulegge, cinghie, biella, manovella, alberi a gomito, ruote dentate e cuscinetti volventi.

Tutti gli allievi svolgono la prova grafica, che è vincolante per l’accesso all’orale. Tutti gli allievi discutono la prova grafica per verificare gli errori e giustificare le scelte effettuate. Tutti presentano le tavole di esercitazione svolte. La prova orale verte sugli argomenti del programma e parte dalla discussione della prova grafica e degli elaborati grafici sviluppati e presentati in formato cartaceo dagli allievi.
I requisiti minimi di preparazione richiesti per il superamento dell’esame fanno riferimento alla conoscenza della tecnica di rappresentazione in proiezione ortogonale mediante viste, tagli o sezioni e alla capacità di scelta degli accoppiamenti e di calcolo delle tolleranze dimensionali secondo le norme tecniche internazionali. Gli allievi possono utilizzare il libro di testo, i manuali o raccolte di norme per svolgere la prova grafica.
Gli allievi con DSA o altra disabilità possono utilizzare il materiale didattico di supporto, come tavole sinottiche e dispositivi multimediali, di aiuto nel loro percorso di apprendimento.

• Corso MOOC gratuito di DTI sulla piattaforma FEDERICA: Lanzotti A. ,Disegno Tecnico Industriale, WWW.FEDERICA.eu.
• Chirone E. e Tornincasa S., Disegno Tecnico Industriale, 2 volumi, Edizioni Il Capitello.Edizioni 2021-22 o precedenti.
• Carfagni M. et al., Esercitazioni di Disegno Meccanico, Zanichelli, 2020, II ed.
• Barone S. et al., Disegno Tecnico Industriale, Città Studi Edizioni,2020.
• Piattaforma TEAMS, materiale relativo alle esercitazioni ed alle presentazioni mostrate in aula. Norme UNI-EN-ISO disponibili in biblioteca.
• Caligaris et al., Manuale di Meccanica, HOEPLI editore.
• Baldassini e Fiorineschi, Vademecum per disegnatori e tecnici, Hoepli.

Fornire le nozioni di base dell'infomratica, introducendo lo studente allo studio dei fondamenti teorici dell'informatica, dell'architetture dei calcolatori e dei linguaggi di programmazione ad alto livello. Fornire le conoscenze necessarie per lo sviluppo di programmi per la risoluzione di problemi di limitata complessità.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere, saper comprendere e saper descrivere i concetti di base relativi all'informatica teorica, all'architettura dei calcolatori e ai linguaggi di programmazione ad alto livello. Inoltre, lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere i programmi per la risoluzione di problemi di limitata complessità.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper applicare le conoscenze apprese per la soluzione di semplici problemi di programmazione, progettando e sviluppando programmi per la soluzione di problemi di limitata complessità.

L’INFORMAZIONE E LE SUE RAPPRESENTAZIONI : l’informatica ed il mondo moderno; il concetto di “informazione”; rappresentazione e codifica dell’informazione, la rappresentazione digitale; numeri in binario; rappresentazione dei numeri relativi (segno e modulo, complemento a uno, complemento a due, eccesso-k); rappresentazione dei numeri reali (IEEE 754); convergenza digitale (campionamento e quantizzazione); codifica delle informazioni testuali, di immagini e video.
INTRODUZIONE ALGEBRA DI BOOLE : logica proposizionale; operatori booleani; algebra di Boole; funzioni booleane e tabelle di verità; teorema di De Morgan.
IL MODELLO DI ESECUTORE : processi e processori; cenni alla macchina di Turing; il modello di Von Neumann e le sue estensioni; le memorie; la CPU; Il bus; Il clock; firmware, software e middleware; Il modello astratto di esecutore.
ALGORITMI E PROGRAMMI : Informatica come studio di algoritmi; La soluzione dei problemi: calcolabilità degli algoritmi. La trattabilità degli algoritmi: complessità computazionale; La descrizione degli algoritmi; Sequenza statica e dinamica di algoritmi; I linguaggi di programmazione.
LA TRADUZIONE DEI PROGRAMMI: Il processo di traduzione; La compilazione; il collegamento; Il caricamento; Gli interpreti; La verifica della correttezza dei programmi; gli ambienti integrati; L’ambiente di sviluppo.
IL LINGUAGGIO PYTHON : Introduzione: le caratteristiche generali del linguaggio Python; interprete Python; interactive e script mode; le frasi del linguaggio Python: identificatori di variabili, moduli e funzioni, tipi di errori; tipi strutturati e i loro metodi: stringhe, liste, tabelle, dizionari, liste di dizionari; strutture di controllo decisionali (if, if-else, elif); strutture di controllo iterative (for, while); definizione di funzioni; scope di una variabile, variabili globali e locali; gestione dei file di testo; gestione delle eccezioni (try-except). Esempi di programmi completi in Python.
ALGORITMI DI RICERCA ED ORDINAMENTO: ricerca lineare (o sequenziale); ricerca binaria; ordinamento con selection sort; bubble sort; bubble sort ottimizzato; complessità computazionale e confronti tra algoritmi. Esempi di programmi completi in Python.
INTRODUZIONE AI MODULI IN PYTHON : il concetto di modulo; installazione dei package in Python (strumento pip); Matplotlib, esempi di grafici (line plot, scatter plot, bar plot, histogram plot, pie chart).

L'esito della prova scritta è vincoltante ai fini dell'accesso alla prova orale.

Testi di riferimento:

• Chianese A., Picariello A., Moscato V. Alla scoperta dei fondamenti dell’informatica. Un viaggio nel mondo dei BIT. Liguori Editore
• Chianese A., Picariello A., Moscato V., Sansone C. Le radici dell’informatica. Dal bit alla programmazione strutturata . Maggioli Editore
• Burattini E., Chianese A., Moscato V., Picariello A., Sansone C. Che C serve? Per iniziare a programmare . Maggioli Editore

Lo studente acquisirà i concetti fondamentali della Meccanica Classica, privilegiando gli aspetti metodologici e fenomenologici. Inoltre, acquisirà una abilità operativa consapevole nella risoluzione di semplici esercizi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di:
1) Comprendere i principi fondamentali della fisica e le loro applicazioni in situazioni problematiche. In particolare: a. enunciare i principi; b. indicare le relazioni tra i principi; c. confrontare spiegazioni dello stesso fenomeno o situazione mediante principi diversi.
2) Conoscere le principali leggi che spiegano i fenomeni fisici. In particolare: a. illustrare la legge in termini matematici; b. valutare i limiti della legge; c. estendere la legge a situazioni simili e a situazioni non note.
3) Conoscere le grandezze fisiche operativamente indicando le corrette unità di misura. In particolare: a. definire le grandezze fondamentali; b. conoscere le operazioni tra le grandezze fondamentali; c. descrivere le grandezze derivate in termini delle grandezze fondamentali.
4) Conoscere il campo di indagine della fisica. In particolare: a. comprendere il significato fisico degli enti matematici utilizzati per descrivere i fenomeni; b. delineare il campo di applicabilità (macroscopico/microscopico) delle leggi utilizzate per descrivere i fenomeni; c. descrivere i metodi di indagine utilizzati in fisica.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di: 1) analizzare ed esaminare le situazioni fisiche proposte formulando ipotesi esplicative attraverso modelli matematici, analogie o leggi fisiche; 2) formalizzare situazioni problematiche e applicare i concetti esposti al corso, i metodi matematici e gli strumenti disciplinari appresi durante il corso e rilevanti per la loro risoluzione, eseguendo, ove necessario, calcoli, stime, ragionamenti qualitativi; 3) interpretare e/o elaborare dati proposti e/o ricavati, anche di natura sperimentale, verificandone la pertinenza al modello scelto e rappresentandoli, ove necessario, mediante linguaggio grafico-simbolico; 4) argomentare e descrivere strategie risolutive adottate in situazioni fisiche problematiche, comunicando i risultati ottenuti valutandone al contempo la coerenza con la situazione problematica proposta. 5) Livelli per tutti i descrittori: L1 – ingenuo o inadeguato; L2 – superficiale o frammentario; L3 – parziale; L4 – completo o generalmente completo.

l Metodo Scientifico. Grandezze fisiche e loro definizione operativa, unità di misura, dimensioni. Cinematica del punto materiale in una dimensione. Grandezze vettoriali e cinematica del punto in più dimensioni. Moto parabolico dei corpi e moto circolare. Sistemi di riferimento inerziali, definizione di forza e di massa. Principi della dinamica. Forze fondamentali e leggi di forza. Forze di contatto, forze vincolari, leggi di forza empiriche (forza elastica, forze di attrito e viscose). Problemi notevoli: piano inclinato, oscillatore armonico, pendolo semplice. Impulso e quantità di moto. Lavoro ed energia cinetica. Forze conservative ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica e della quantità di moto. Urti in una dimensione. Momento angolare e momento delle forze. Moti relativi, sistemi di riferimento non inerziali e concetto di forza apparente. Cenni sul moto dei pianeti nel sistema solare. Dinamica dei sistemi di punti materiali: equazioni cardinali, centro di massa, leggi di conservazione, teorema di Koenig per l’energia cinetica. Elementi di dinamica del corpo rigido, rotazioni attorno ad asse fisso.

L'esito della prova scritta non è vincolante ai fini dell'accesso alla prova orale. Il campo sarà meglio definito in seguito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

Libro di testo: Elementi di Fisica. Meccanica e termodinamica. Mazzoldi-Nigro-Voci

Si dovranno acquisire gli strumenti di base dell’algebra lineare e della geometria. L’obiettivo di questo insegnamento è, da un lato, quello di abituare lo studente ad affrontare problemi formali, utilizzando strumenti adeguati ed un linguaggio corretto, e dall’altro di risolvere problemi specifici di tipo algebrico e geometrico, con gli strumenti classici dell’algebra lineare .
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di conoscere le nozioni (definizioni, enunciati, dimostrazioni se previste dal programma) relative alle strutture algebriche e geometriche studiate (spazi vettoriali, spazi della geometria elementare in dimensione 2 e 3, spazi di matrici) e gli strumenti di calcolo sviluppati, e saper comprendere argomenti affini elaborando le nozioni acquisite.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo Studente dovrà dimostrare di saper applicare quanto appreso nella risoluzione di esercizi di verifica elaborati dal Docente, in linea di massima legati ad argomenti quali: rette e piani, matrici, equazioni, vettori. Lo Studente dovrà, inoltre, dimostrare di conoscere le problematiche di base relative alle strutture algebriche e geometriche.

Richiami di teoria degli insiemi e strutture algebriche: 0,5 CFU
Unione, intersezione, complemento, prodotto cartesiano; corrispondenze e relazioni, applicazioni o funzioni, restrizioni, applicazioni iniettive, suriettive, biettive, composizione di applicazioni, caratterizzazione delle applicazioni biettive; relazioni di equivalenza (esempio: equipollenza tra vettori applicati). Operazioni interne: proprietà associativa, elemento neutro, elementi simmetrici, proprietà commutativa, (esempi: operazioni di addizione in insiemi numerici e sui vettori). Gruppi abeliani e non (esempi). Definizione di campo. Esempi: campo dei numeri reali, campo il cui sostegno contiene solo due elementi. Operazioni esterne (esempio: operazione di moltiplicazione esterna sui vettori liberi ed applicati).
Spazi vettoriali ed euclidei: 1,5 CFU
Definizione e proprietà elementari di uno spazio vettoriale. Esempi: spazi vettoriali numerici, di polinomi, di matrici, di vettori liberi ed applicati della geometria elementare. Combinazioni lineari, dipendenza e indipendenza lineare e loro caratterizzazioni; sistemi di generatori. Sottospazi vettoriali e caratterizzazione; insiemi di vettori che generano lo stesso sottospazio vettoriale; basi e componenti di un vettore in una base ordinata; teorema di estrazione di una base da un sistema di generatori; lemma di Steinitz e conseguenze: dimensione di uno spazio vettoriale, teorema di completamento in una base di un insieme linearmente indipendente; sottospazio intersezione, sottospazio somma, somma diretta, relazione di Grassmann. Spazi vettoriali euclidei: prodotto scalare in uno spazio vettoriale sui reali: lunghezza di un vettore, angolo tra due vettori, esistenza di basi ortonormali: procedimento di Gram-Schmidt; complemento ortogonale di un sottospazio euclideo; prodotto scalare canonico (o naturale) tra vettori numerici. Prodotto scalare tra vettori geometrici. Prodotto vettoriale (in dimensione 3).
Matrici e determinanti: 1 CFU
Operazioni elementari di riga; matrici ridotte a scalini. Rango di una matrice e numero di pivot di una matrice a scalini. Matrici triangolari e diagonali; prodotto righe per colonne; definizione classica di determinante (con l'uso delle permutazioni) e proprietà elementari. Caratterizzazione del rango massimo mediante il non annullarsi del determinante; metodi di calcolo del determinante: enunciati del Teorema di Laplace e del secondo teorema di Laplace; enunciato del Teorema degli orlati (Kronecker); matrici invertibili e determinazione della matrice inversa. Relazione di similitudine tra matrici.
Sistemi lineari di equazioni: 1 CFU
Soluzioni, compatibilità (Teorema di Rouchè-Capelli); Teorema di Cramer; metodo di riduzione a scalini (metodo di eliminazione di Gauss); risoluzione di un sistema di equazioni lineari; determinazione di una base dello spazio vettoriale delle soluzioni di un sistema lineare omogeneo; ogni sottospazio di uno spazio vettoriale numerico è lo spazio delle soluzioni di un sistema lineare omogeneo: rappresentazione cartesiana e parametrica dei sottospazi vettoriali numerici.
Applicazioni lineari: 0,5 CFU
Definizione e prime proprietà; conservazione della dipendenza lineare; nucleo e immagine; caratterizzazione delle applicazioni lineari iniettive e suriettive; teorema fondamentale delle applicazioni lineari; endomorfismi, isomorfismi; isomorfismo associato a basi fissate; matrici associate e di cambiamento di base. Enunciato del Teorema della dimensione. Relazione di similitudine tra matrici associate a endomorfismi in basi ordinate diverse.
Diagonalizzazione di endomorfismi e matrici: 0,5 CFU
Autovalori, autovettori e autospazi di endomorfismi (e di matrici quadrate); polinomio caratteristico; molteplicità geometrica e molteplicità algebrica di un autovalore; caratterizzazione degli endomorfismi e delle matrici diagonalizzabili mediante l'esistenza di una base di autovettori; determinazione degli autovalori e di una base di autovettori di un endomorfismo diagonalizzabile e di una matrice diagonalizzabile.
Spazi (affini) euclidei: 1 CFU
Definizione, riferimenti (affini) cartesiani e coordinate di un punto, sottospazi (affini) euclidei, definizione di parallelismo, rette sghembe, rappresentazione parametrica e cartesiana dei sottospazi (affini) euclidei. Studio di incidenza e parallelismo tra sottospazi. Condizioni di ortogonalità tra sottospazi in dimensione 2 e 3. Distanza tra insiemi di punti; distanza di un punto da un iperpiano; studio della distanza tra sottospazi euclidei in dimensione 2 e 3, Teorema della comune perpendicolare. Definizione di fasci impropri e fasci propri di piani in dimensione 3.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Si veda sito web del docente della materia.

Introdurre l'allievo alle relazioni che sussistono tra la struttura chimica e fisica dei materiali e le loro principali proprietà strutturali e funzionali. Acquisizione degli aspetti di base relativi all'effetto delle trasformazioni sulla struttura dei materiali. Acquisizione della capacità di distinguere e correlare tra loro le proprietà delle varie classi di materiali in modo da essere in grado di scegliere il materiale più adatto per un determinato tipo di applicazione, individuare le tecnologie necessarie per trasformare un materiale in prodotto, conoscere le principali tecniche di verifica del comportamento di un materiale in esercizio.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze di base relative alla struttura, alle proprietà ed alle caratteristiche tecnologiche e di impiego dei materiali utilizzati nei campi dell'ingegneria, con particolare riferimento alla acquisizione di competenze tecniche in relazione alla corretta scelta e gestione dei materiali utilizzati nelle applicazioni ingegneristiche.
Comprensione della terminologia utilizzata nell’ambito dei materiali convenzionali e delle tecnologie di produzione e lavorazione.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Essere in grado di scegliere i materiali e le soluzioni tecniche più appropriate alla specifica applicazione. Capacità di comprendere le innovazioni nel campo dei materiali, i meccanismi di utilizzo e la loro corretta messa in opera.

Struttura dei materiali allo stato solido: strutture dei reticoli cristallini, materiali amorfi. Metodi sperimentali per la determinazione delle strutture cristalline e della morfologia. Diffrazione di raggi X, microscopia a scansione elettronica, microscopia a trasmissione elettronica. Difetti reticolari: difetti puntuali, difetti lineari (dislocazioni) e difetti bidimensionali. Diagrammi di fase: regola delle fasi di Gibbs, ruolo dell’energia libera di Gibbs nel determinare i diagrammi di fase, varie tipologie di diagrammi di fase. Aspetti cinetici e termodinamici dello sviluppo di microstrutture: velocità di nucleazione e di crescita. Diagrammi TTT. Il diagramma Fe-C. Superfici e fenomeni interfacciali. Proprietà ottiche e termiche dei materiali. Aspetti fondamentali del comportamento meccanico delle varie tipologie di materiali: equazioni costitutive. Comportamento elastico, plastico, elasto-plastico, visco-elastico e viscoso. Teoria della frattura. Analisi delle principali proprietà fisiche dei materiali metallici, ceramici, dei vetri, polimerici e dei compositi. Processi produttivi e tecnologie di trasformazione delle differenti classi di materiali. Proprietà elettriche dei materiali: la conduzione elettrica, i materiali conduttori, i semiconduttori intrinseci ed estrinseci, i dielettrici. Proprietà magnetiche dei materiali. Proprietà ottiche dei materiali. Proprietà termiche dei materiali. Esempi di progettazione e scelta dei materiali in alcune applicazioni.

The oral examination will assess the student's ability to explain the relationships between the structure and properties of the different classes of materials.

J.F. Shackelford, Scienza e Ingegneria dei Materiali, Pearson
W.D. Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali, una introduzione, EdiSES

Sviluppare negli allievi la capacità di operare secondo metodi sistematici per la selezione di materiali e dei processi produttivi in funzione dei manufatti o dei semilavorati da produrre.
Far comprendere le relazioni tra proprietà, struttura e processabilità dei materiali, anche attraverso l’uso delle mappe di Ashby.
Sviluppare negli allievi le capacità progettuali di analisi degli aspetti ambientali ed economici tenendo conto dei vincoli progettuali, e in particolare delle proprietà dei materiali disponibili.
Abituare gli allevi a familiarizzare con procedure grafiche digitali a supporto della progettazione.
Sviluppare negli allievi competenze pratiche attraverso l’analisi di casi di studio e l’utilizzo di procedure automatiche digitali anche per la selezione dei materiali.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Acquisizione di strumenti operativi per l’analisi dei problemi di progettazione in ambito meccanico e per la selezione razionale dei materiali, considerando gli aspetti meccanici, fisici, economici, tecnologici e ambientali. Acquisizione della capacità di identificare i materiali e i processi più adatti ai parametri di progetto assegnati, anche mediante il confronto di soluzioni alternative. Uno dei risultati attesi è anche lo sviluppo della capacità di comunicare e giustificare in modo chiaro e strutturato le scelte progettuali effettuate.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Scegliere materiali e processi appropriati per componenti ingegneristici. Utilizzare diagrammi delle proprietà dei materiali e software di selezione. Stimare, calcolare o misurare a livello teorico le proprietà di materiali ibridi in progettazioni ottimizzate. Sviluppare indici di prestazione e criteri di penalizzazione in presenza di obiettivi contrastanti.

Introduzione alla progettazione meccanica e ruolo dei materiali.
Classificazione delle famiglie di materiali.
Proprietà meccaniche e funzionali: definizione e interpretazione.
I diagrammi di Ashby: visualizzazione e confronto tra materiali.
Strategia di selezione dei materiali: limiti, vincoli, indici.
Casi studio di selezione di materiali, in base a criteri strutturali, termici, ottici, elettro-magnetici e di impatto ambientale.
Classificazione e selezione dei processi di produzione.
Progettazione con vincoli multipli e obiettivi contrastanti: scelte effettuate mediante l’approccio ad “albero decisionale”.
Materiali ibridi, bio-ispirati e innovativi.
Fattori ambientali e sostenibilità nella scelta dei materiali.
Criteri economici quali il rapporto fra costo/performance in termini di peso e impatto ambientale.

Eventuale prova scritta intermedia (in forma anonima, non valutativa).
Presentazione di un progetto di un componente meccanico (facoltativa).
Esame orale, comprendente anche discussione di casi studio affrontati durante il corso e l’eventuale discussione della progettazione facoltativamente prodotta dall’allievo.

Libro intitolato " Materials Selection in Mechanical Design" di M.F. Ashby, Sixth Edition, Butterworth-Heinemann. Il testo descrive le procedure per la selezione dei materiali nella progettazione meccanica, con l’obiettivo di identificare i materiali e le geometrie più adatti tra tutte le opzioni disponibili. Riconosciuto come il manuale di riferimento a livello mondiale sulla selezione dei materiali, il libro rappresenta una risorsa innovativa per gli studenti.
Slide fornite dal docente.
Dispense del docente ed esercizi svolti in classe.

Fornire le conoscenze di base del comportamento meccanico dei materiali (fatica, meccanica della frattura e scorrimento viscoso alle alte temperature). Analizzare il comportamento meccanico di elementi strutturali soggetti a sollecitazioni statiche e dinamiche. Effettuare calcoli di verifica e proporzionamento di alcuni componenti meccanici.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Al termine del corso lo studente sarà in grado di operare in modo consapevole la scelta del materiale in funzione delle caratteristiche meccaniche più opportune per garantire un idoneo coefficiente di sicurezza per evitare cedimenti strutturali. In particolare, dovrà acquisire una buona capacità di analisi del problema meccanico e la sensibilità necessaria per cogliere il significato fisico delle grandezze utilizzate nei vari modelli di calcolo.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di utilizzare in modo critico gli strumenti teorici necessari alla scelta di un materiale per la prevenzione di cedimenti strutturali e valutazione delle performance meccaniche. Valutazione del rischio di cedimento in base al tipo di sollecitazione (carichi statici e dinamici).

Prove statiche sui materiali: trazione, compressione, flessione, torsione. Comportamento dei materiali in regime elastico lineare, richiami di teoria della trave. Legame elasto-plastico; modelli di incrudimento. Richiami sull'instabilità dell'equilibrio elastico. Recipienti in parete sottile: definizioni, regime di membrana, equazioni di equilibrio. Recipienti cilindrici in parete spessa: equazione d'equilibrio, formule fondamentali. Fatica: terminologia, curve di Woehler, criterio del ciclo di isteresi, curve P-S-N. Effetto del precarico: diagrammi di Haigh-Soderberg, diagrammi di Goodman, diagramma di Smith. Effetto d'intaglio: fattori di concentrazione delle tensioni e delle deformazioni, formula di Neuber, determinazione della deformazione effettiva a fondo intaglio in regime plastiico. Fattori di riduzione della resistenza a fatica, sensibilità all'intaglio. Elementi di micromeccanica del danno da fatica. Meccanismi di nucleazione. Morfologia delle superfici di frattura per fatica. Effetto del grado di finitura superficiale e dei trattamenti termici. Pallinatura, rullatura. Procedure di dimensionamento a fatica dei componenti intagliati: fatica elastica, shakedown, fatica plastica. Effetto sequenza, legge di danno di Palmgren e Miner, Metodi di conteggio dei cicli. Meccanismo di Formazione delle Striature, curve sperimentali di propagazione. Modelli di Propagazione, effetto ritardo. Introduzione alla meccanica della frattura. Approccio energetico di Griffith. Criterio di Irwin, SIF, Tenacità alla frattura. Integrale J, CTOD. Prove di Tenacità a Frattura. Fracture Control: safe-life, fail-safe, damage tolerance. Transizione duttile-fragile nei materiali metallici: effetto della temperatura, della velocità di deformazione, della geometria e delle lavorazioni meccaniche. Dimensionamento statico e dinamico di componenti strutturali. Comportamento dei materiali ad alta temperatura. Creep, rilassamento, modelli reologici. Cenni sul metodo degli elementi finiti.

La prova orale verte sugli argomenti del programma e discussione delle esercitazioni svolte in aula per rafforzare gli aspetti pratici del corso.

· Dispense fornite dal docente;
· P.P. Milella “Fatigue and corrosion in metals”, Springer;
· Shigley, J. E., Budynas, R. G., Nisbett, J. K., & Amodio, D. “Progetto e costruzione di macchine” Milano McGraw-Hill.

L'insegnamento intende fornire agli studenti le conoscenze teoriche, metodologiche e operative necessarie per affrontare il progetto di design lungo l'intero ciclo di sviluppo, dall'individuazione delle opportunità progettuali fino alla definizione esecutiva del prodotto o del servizio. Il corso introduce i principi fondamentali della cultura del progetto, approfondendo i metodi di analisi, ideazione, rappresentazione, sviluppo e verifica propri del design contemporaneo.
Particolare attenzione sarà dedicata all'acquisizione di un approccio progettuale sistemico e human-centred, capace di integrare aspetti funzionali, ergonomici, tecnologici, ambientali, comunicativi ed esperienziali. L'insegnamento mira inoltre a sviluppare la capacità di tradurre bisogni, criticità e opportunità in soluzioni progettuali coerenti, innovative e realizzabili, attraverso l'utilizzo di strumenti analogici e digitali di rappresentazione e prototipazione.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:

• comprendere i principi teorici e metodologici del Design dei Prodotti e dei Servizi e il ruolo del designer nei processi di innovazione;
• analizzare contesti d'uso, utenti, stakeholder e sistemi di riferimento mediante strumenti di ricerca e osservazione;
• definire requisiti progettuali e costruire brief di progetto coerenti con gli obiettivi individuati.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:
• sviluppare concept attraverso tecniche di creatività, visualizzazione e valutazione comparativa delle alternative;
• rappresentare il progetto mediante schizzi, elaborati grafici, modelli tridimensionali, rendering e tavole tecniche;
• progettare prodotti e servizi considerando aspetti funzionali, ergonomici, tecnologici, produttivi, economici e ambientali;
• realizzare modelli di studio, mock-up e prototipi fisici e/o digitali a differenti livelli di fedeltà;
• sviluppare un progetto fino al livello esecutivo, predisponendo la documentazione tecnica necessaria alla produzione o implementazione;
• comunicare efficacemente il progetto attraverso strumenti visuali, relazioni tecniche e presentazioni pubbliche;
• operare autonomamente e in gruppo all'interno di processi progettuali complessi.

L'insegnamento è articolato in una parte teorica e una parte laboratoriale integrate tra loro.
Modulo 1 – Introduzione al Design dei Prodotti e dei Servizi

• Evoluzione della disciplina e ruolo del design contemporaneo.
• Il processo progettuale come metodo.
• Design thinking e approcci human-centred.
• Relazione tra prodotti, servizi, sistemi e utenti.
  Modulo 2 – Ricerca e analisi progettuale
• Analisi dei bisogni e degli scenari.
• Studio degli utenti e delle esperienze d'uso.
• Benchmarking e analisi competitiva.
• Definizione del brief e dei requisiti di progetto.
  Modulo 3 – Ideazione e sviluppo del concept
• Tecniche di creatività e generazione delle idee.
• Costruzione degli scenari progettuali.
• Concept development.
• Valutazione e selezione delle alternative.
  Modulo 4 – Progettazione e sviluppo
• Configurazione formale e funzionale.
• Materiali, tecnologie e processi produttivi.
• Ergonomia e usabilità.
• Sostenibilità ambientale e ciclo di vita.
• Design for Manufacturing e Design for Assembly.
  Modulo 5 – Rappresentazione del progetto
• Disegno tecnico e comunicazione del progetto.
• Modellazione tridimensionale digitale.
• Rendering e visualizzazione.
• Elaborati tecnici ed esecutivi.
  Modulo 6 – Prototipazione e verifica
• Modelli concettuali, mock-up e prototipi.
• Tecniche di prototipazione rapida.
• Testing con gli utenti.
• Verifica, iterazione e ottimizzazione del progetto.
  Modulo 7 – Presentazione finale
• Costruzione del portfolio progettuale.
• Storytelling del progetto.
• Preparazione della documentazione finale.
• Presentazione e discussione critica degli elaborati.
  Durante il semestre gli studenti svilupperanno un progetto completo, affrontando tutte le fasi del processo progettuale, dalla ricerca iniziale fino alla realizzazione del prototipo e della documentazione esecutiva.

Il corso prevede una prova scritta intercorso di esonero e la valutazione di un elaborato progettuale discusso in seduta d'esame.

Il materiale didattico comprenderà:

• slide e dispense fornite dal docente;
• articoli scientifici e contributi tratti dalla letteratura internazionale sul Design dei Prodotti e dei Servizi;
• casi studio nazionali e internazionali;
• manuali e testi di riferimento relativi al design metodologico, alla rappresentazione del progetto, ai materiali e ai processi produttivi;
• normative tecniche e riferimenti progettuali pertinenti alle esercitazioni.
  Ulteriori materiali di approfondimento saranno resi disponibili durante il corso.

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni di base per:
1. descrivere ed analizzare il comportamento reologico dei materiali
2. comprendere i principi di funzionamento degli strumenti reologici più comuni in laboratorio, ed effettuare correttamente misure reologiche
3. comprendere la relazione tra la microstruttura e le proprietà reologiche delle classi di materiali più comuni come polimeri, sospensioni e gel, sia per scopi formulativi che diagnostici.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il percorso formativo intende fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per definire, analizzare e descrivere il comportamento reologico delle classi di materiali più diffuse. Tali strumenti consentiranno agli studenti di comprendere le connessioni causali tra la microstruttura di un determinato materiale e le sue proprietà di flusso, e di cogliere le conseguenze che un certo tipo di formulazione, oppure la variazione di un dato parametro microstrutturale, ha sulle proprietà reologiche del materiale.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Il percorso formativo èorientato a trasmettere le capacità e gli strumenti metodologici e operativi necessari ad effettuare correttamente misure reologiche, valutare in maniera critica i dati ottenuti, distinguere tra proprietà vere del materiale ed errori di misura, elaborare un’equazione costituttiva per descrivere il comportamento di flusso dei materiali nei casi più comuni, agire sui parametri strutturali del materiale per modificarne le proprietà di scorrimento.

Introduzione alla reologia: solidi elastici, liquidi puramente viscosi, materiali viscoelastici; legge di Hooke e legge di Newton; tensore degli sforzi, tensore delle deformazioni, tensore delle velocità di deformazione; flussi di taglio e flussi elongazionali; equazioni costitutive; fluidi a legge di potenza: materiali pseudoplastici e dilatanti; fluidi di Bingham; tissotropia. Viscoelasticità lineare: modello viscoelastico generale; Principio di Boltzmann; funzioni reologiche in regime lineare: esperimenti di stress relaxation, creep e risposta in frequenza; modello di Maxwell e modello di Kelvin-Voigt. Relazioni tra le funzioni viscoelastiche lineari; cenni di viscoelasticità non lineare
Reometria: viscosimetri a caduta di sfera; reometri rotazionali: principi costruttivi; geometrie di base per reometri rotazionali: Couette, piatti paralleli, piatto cono; geometrie per esperimenti di shear in flussi non lineari veloci: piatto cono partizionato; reometri di shear non rotazionali: reometro a capillare; reometria elongazionale: reometro filament stretching; reometro di Sentmanat. Reologia dei polimeri: generalità sui materiali polimerici; conformazioni di una catena polimerica; soluzioni polimeriche; reologia di soluzioni diluite; reologia di sistemi concentrati: soluzioni e fusi polimerici; concetto di entanglement e meccanismi di rilassamento di una catena polimerica: reptation, contour length fluctuations, constraint release; reologia di sistemi polimerici con diverse architetture molecolari: polimeri stella, polimeri anello, polimeri ramificati; effetto della distribuzione dei pesi molecolari sulla reologia; reologia non lineare di polimeri lineari e ramificati. Reologia delle sospensioni: sospensioni diluite di hard spheres; migrazione di particelle; emulsioni e schiume; soft spheres; interazioni fluido particella; interazioni particella-
particella; sospensioni browniane di particelle solide; sospensioni colloidali stabili. Reologia di sistemi micellari: generalità sui tensioattivi; aggregazione di tensioattivi in soluzione; micelle wormlike; modello di Cates; reologia lineare e non lineare di sistemi wormlike. Gelificazione: concetti e definizioni; gel chimici e gel fisici; punto di gelo; criterio di Winter and Chambon per la determinazione del punto di gelo; determinazione reologica della transizione sol-gel di gel chimici e fisici.

Valutazione della prova orale

Libri consigliati:
Christopher W. Macosko. Rheology: Principles, Measurements and Applications.
Wiley-VCH Nino Grizzuti. Reologia dei materiali polimerici. Ed. Nuova Cultura
Michael Rubinstein and Ralph H Colby. Polymer Physics. Oxford University Press.
Jan Mewis. Colloidal Suspension Rheology. Cambridge University Press.
Sono inoltre rese disponibili le slide del docente

Il corso è finalizzato all’acquisizione delle conoscenze fondamentali dei principi fisico-chimici che governano i fenomeni superficiali ed interfacciali, nonché delle specifiche proprietà di superfici ed interfacce. Gli argomenti trattati durante il corso comprendono sia aspetti di chimica e fisica di superfici ed interfacce, sia lo studio approfondito dei fenomeni coinvolti. Saranno inoltre analizzate le tecnologie necessarie allo sviluppo di superfici ed interfacce funzionali e le relative tecniche di studio e caratterizzazione.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di sapere elaborare argomentazioni concernenti le relazioni ed i nessi tra le caratteristiche molecolari e microscopiche di un materiale e le corrispondneti proprietà superficiali/interfacciali, e come queste influenzano l'interazione della superficie/interfaccia con l'ambiente circostante su scala macroscopica.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di mettere in relazione la fenomenologia dei processi interfacciali con le caratteristiche chimico-fisiche del sitema. Lo studente deve inolte essere capace di collegare le diverse fenomenologie affrontate durante il corso e ricondurle ai comuni principi di base.

• Introduzione generale alla “scienza e tecnologia di superfici e interfacce”
• Forze intermolecolari e interparticellari
• Tensione superficiale/interfacciale e bagnabilità
• Adsorbimento
• Sistemi colloidali: sospensioni, emulsioni, schiume liquide

Le relazioni di laboratorio vengono consegnate all'atto della prenotazione per l'esame orale. La valutazione positiva delle relazioni garantisce la possibilità di sostenere l'esame orale. In caso negativo, le relazioni dovranno essere corrette prima di poter accedere all'orale.
Nota: i test di auto-valutazione intercorso non hanno alcun peso sul voto finale.
Relazioni delle attività di laboratorio

Slide fornite dal docente.
Testi opzionali (in inglese):

• J. C. Berg, An introduction to interfaces & colloids: the bridge to nanoscience
• G. Barnes & I. Gentle, Interfacial science: an introduction