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8037786 -
FISICA TECNICA
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Gli obbiettivi del corso sono la conoscenza approfondita della Termodinamica e dei fenomeni di trasporto, e cioè della Termofluidodinamica, della Termocinetica e del trasporto di massa, e di strumenti analitico matematici avanzati, quali, ad esempio, i metodi analitici di risoluzione di sistemi di equazioni alle derivate parziali.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Al termine del Corso lo studente, conosciuti gli argomenti della Termodinamica e dei fenomeni di trasporto, Termofluidodinamica, Termocinetica e trasporto di massa, e gli strumenti analitico matematici avanzati, sarà in grado di comprendere il processo di esame della problematica tecnico scientifica, della sua schematizzazione fisica, comprensiva dei vari livelli di approssimazione richiesti, anche in relazione al tempo richiesto per la sua soluzione, e degli strumenti analitico matematici avanzati.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Al termine del Corso lo studente, dopo aver conosciuto gli argomenti della Termodinamica e dei fenomeni di trasporto, Termofluidodinamica, Termocinetica e trasporto di massa, e gli strumenti analitico matematici avanzati, ed essere in grado di comprendere il processo di esame della problematica tecnico scientifica, della sua schematizzazione fisica, comprensiva dei vari livelli di approssimazione richiesti, anche in relazione al tempo richiesto per la sua soluzione, sarà in grado di applicare i metodi analitico matematici appresi nel Corso agli argomenti appresi nel Corso.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Al termine del Corso lo studente, dopo aver imparato ad applicare agli argomenti della Termodinamica e dei fenomeni di trasporto, Termofluidodinamica, Termocinetica e trasporto di massa, l' esame della problematica tecnico scientifica, la sua schematizzazione fisica comprensiva dei vari livelli di approssimazione richiesti, anche in relazione al tempo richiesto per la sua soluzione, e la sua soluzione con metodi analitico matematici, sarà in grado di estendere il tipo di approccio anche ad altri fenomeni scientifici, che richiedono una similare schematizzazione fisica e di applicare ad essi gli strumenti analitico matematici appresi nel Corso.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Al termine del Corso lo studente, dopo aver imparato ad estendere gli argomenti della Termodinamica e dei fenomeni di trasporto, Termofluidodinamica, Termocinetica e trasporto di massa, l' esame della problematica tecnico scientifica, la sua schematizzazione fisica, comprensiva dei vari livelli di approssimazione richiesti, anche in relazione al tempo richiesto per la sua soluzione, e la sua soluzione con i metodi analitico numerici appresi nel Corso, anche ad altri fenomeni scientifici, che richiedono una similare schematizzazione fisica, sarà in grado di usare il comune approccio analitico matematico anche ad altri differenti ambiti comunicativi.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Al termine del Corso lo studente, dopo aver imparato ad usare il comune approccio analitico matematico, relativo agli argomenti della Termodinamica e dei fenomeni di trasporto, Termofluidodinamica, Termocinetica e trasporto di massa, all'esame della problematica tecnico scientifica, della sua schematizzazione fisica, comprensiva dei vari livelli di approssimazione richiesti, anche in relazione al tempo richiesto per la sua soluzione, e la sua soluzione con i metodi analitico numerici appresi nel Corso, anche ad altri fenomeni scientifici, che richiedono una similare schematizzazione fisica, ed a usare il comune approccio analitico matematico anche ad altri differenti ambiti comunicativi, sarà in grado di apprender in modo completamente autonomo.
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GORI FABIO
( programma)
Termodinamica.
Scienza della termodinamica. Primo principio della Termodinamica. Termometria. Sistema aperto. Secondo principio della Termodinamica. Teorema dell’ aumento di entropia e sorgenti entropiche. Lavoro meccanico per trasformazioni irreversibili. Sistemi tecnici. Pompe di calore. Sistema aperto con più correnti. Proprietà delle sostanze. Coefficienti calorimetrici. Energia ed entalpia libera. Equazioni di Maxwell. Passaggi di stato. Exergia e diagramma exergia-entalpia. Teorema di Gouy-Stodola. Gas reali. Equazioni del viriale. Stati corrispondenti. Benessere ambientale. Miscele di aria e vapore. Impianti tecnici inversi. Cicli termodinamici di impianti tecnici inversi. Impianti frigoriferi a compressione, con camera di separazione, ad acqua con eiettore e ad aria. Impianto di aria condizionata per aerei. Liquefazione dei gas. Impianti frigoriferi termoelettrici. Impianti inversi ad assorbimento. Frigorifero Electrolux. Applicazioni del secondo principio della Termodinamica.
Termofluidodinamica
Linee di flusso. Equazione di conservazione della massa e dell’ energia. Equazione di Bernoulli. Legge di Newton. Esperienza di Reynolds. Moto laminare e turbolento. Attrito. Perdite di carico. Moto con volume specifico costante. Scarico da serbatoi. Equazione di Eulero e tempi di svuotamento di serbatoi. Moto con notevoli differenze di temperatura. Metanodotto. Camino. Ristagno. Misure di temperatura, velocità e portata. Velocità del suono. Equazione di Hugoniot. Condotti a sezione variabile con continuità. Tubi di efflusso, velocità e portata.
Termocinetica
Trasmissione del calore e Termodinamica. Modalità di trasmissione del calore. Leggi fondamentali. Unità di misura e dimensioni. Conduzione termica. Conduzione monodimensionale in regime permanente. Proprietà variabili. Conduzione transitoria a parametri concentrati. Alette di raffreddamento. Conduzione bi e tridimensionale in regime stazionario. Conduzione in regime transitorio. Corpo infinito e semiinfinito. Solidificazione e fusione. Irraggiamento termico. Corpi neri. Corpi grigi in presenza o meno di gas assorbenti e riflettenti. Irraggiamento con convezione. Convezione termica. Convezione forzata su lastra piana. Equazioni di conservazione della massa, energia e quantità di moto. Soluzione di Blasius. Equazione di conservazione dell’ energia. Soluzione di Polhausen. Soluzione di Von Karman. Convezione naturale. Soluzione di Polhausen. Scambiatori di calore: termostati, condensatori e vaporizzatori. Scambiatori di calore, equicorrente e controcorrente. Differenza di temperatura media logaritmica ed efficienza.
Trasporto di massa
Equazione di Fick e analogie. Diffusione equimolecolare di gas e in film stagnante. Convezione forzata di massa. Torri di raffreddamento. Progettazione e criteri dimensionali.
 F. Gori. Lezioni di Termodinamica. TEXMAT, 2007.
F. Gori, S. Corasaniti, I. Petracci. Lezioni di Termofluidodinamica. TEXMAT, 2012.
F. Kreith. Principi di trasmissione del calore. Liquori Editore.
F. Gori, S. Corasaniti, I. Petracci. FISICA TECNICA, Esercitazioni. TEXMAT, 2016.
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PETRACCI IVANO
( programma)
Termodinamica.
Scienza della termodinamica. Primo principio della Termodinamica. Termometria. Sistema aperto. Secondo principio della Termodinamica. Teorema dell’ aumento di entropia e sorgenti entropiche. Lavoro meccanico per trasformazioni irreversibili. Sistemi tecnici. Pompe di calore. Sistema aperto con più correnti. Proprietà delle sostanze. Coefficienti calorimetrici. Energia ed entalpia libera. Equazioni di Maxwell. Passaggi di stato. Exergia e diagramma exergia-entalpia. Teorema di Gouy-Stodola. Gas reali. Equazioni del viriale. Stati corrispondenti. Benessere ambientale. Miscele di aria e vapore. Impianti tecnici inversi. Cicli termodinamici di impianti tecnici inversi. Impianti frigoriferi a compressione, con camera di separazione, ad acqua con eiettore e ad aria. Impianto di aria condizionata per aerei. Liquefazione dei gas. Impianti frigoriferi termoelettrici. Impianti inversi ad assorbimento. Frigorifero Electrolux. Applicazioni del secondo principio della Termodinamica.
Termofluidodinamica
Linee di flusso. Equazione di conservazione della massa e dell’ energia. Equazione di Bernoulli. Legge di Newton. Esperienza di Reynolds. Moto laminare e turbolento. Attrito. Perdite di carico. Moto con volume specifico costante. Scarico da serbatoi. Equazione di Eulero e tempi di svuotamento di serbatoi. Moto con notevoli differenze di temperatura. Metanodotto. Camino. Ristagno. Misure di temperatura, velocità e portata. Velocità del suono. Equazione di Hugoniot. Condotti a sezione variabile con continuità. Tubi di efflusso, velocità e portata.
Termocinetica
Trasmissione del calore e Termodinamica. Modalità di trasmissione del calore. Leggi fondamentali. Unità di misura e dimensioni. Conduzione termica. Conduzione monodimensionale in regime permanente. Proprietà variabili. Conduzione transitoria a parametri concentrati. Alette di raffreddamento. Conduzione bi e tridimensionale in regime stazionario. Conduzione in regime transitorio. Corpo infinito e semiinfinito. Solidificazione e fusione. Irraggiamento termico. Corpi neri. Corpi grigi in presenza o meno di gas assorbenti e riflettenti. Irraggiamento con convezione. Convezione termica. Convezione forzata su lastra piana. Equazioni di conservazione della massa, energia e quantità di moto. Soluzione di Blasius. Equazione di conservazione dell’ energia. Soluzione di Polhausen. Soluzione di Von Karman. Convezione naturale. Soluzione di Polhausen. Scambiatori di calore: termostati, condensatori e vaporizzatori. Scambiatori di calore, equicorrente e controcorrente. Differenza di temperatura media logaritmica ed efficienza.
Trasporto di massa
Equazione di Fick e analogie. Diffusione equimolecolare di gas e in film stagnante. Convezione forzata di massa. Torri di raffreddamento. Progettazione e criteri dimensionali.
F. Gori. Lezioni di Termodinamica. TEXMAT, 2007.
F. Gori, S. Corasaniti, I. Petracci. Lezioni di Termofluidodinamica. TEXMAT, 2012.
F. Kreith. Principi di trasmissione del calore. Liquori Editore.
F. Gori, S. Corasaniti, I. Petracci. FISICA TECNICA, Esercitazioni. TEXMAT, 2016.
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Attività formative affini ed integrative
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M-5985 -
SEGNALI
(obiettivi)
Il corso si propone di fornire allo studente i principi di base della rappresentazione e dell'elaborazione di segnali nel dominio del tempo (monodimensionali), dello spazio (bidimensionali, immagini) e della frequenza (rappresentazione spettrale) con particolare riferimento alle applicazioni mediche.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Gli studenti dovranno aver compreso le tecniche di rappresentazione e di elaborazione di base (filtraggio) dei segnali.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Gli studenti avranno acquisito le nozioni di base per eseguire simulazioni al calcolatore per rappresentare, analizzare ed elaborare i segnali.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Gli studenti avranno la capacità di integrare le conoscenze fornite con quelle reperite autonomamente in letteratura scientifica allo scopo di affrontare le problematiche proposte sull'elaborazione dei segnali.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Gli studenti saranno in grado di illustrare in modo sintetico ed analitico le tematiche di base oggetto del corso.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Gli studenti dovranno essere in grado di leggere e comprendere testi ed articoli scientifici in lingua inglese per approfondire gli argomenti trattati, ma anche di allargare autonomamente la propria conoscenza della materia a tematiche non direttamente affrontate nel corso e connesse con il rapido sviluppo nel settore dell'elaborazione dei segnali biomedicali.
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ROSSI TOMMASO
( programma)
Introduzione ai segnali analogici e numerici (digitali), mono e pluridimensionali. Captazione, ricezione, trasmissione, elaborazione e visualizzazione di segnali. Disturbi, loro origine e loro effetti.
I segnali nel dominio del tempo: Segnali tempo-continui o tempo-discreti a valori continui o discreti. Componente continua, potenza, energia. Dinamica e saturazione.
I segnali nel dominio della frequenza: Analisi di Fourier per i segnali tempo-continui. Campionamento e spettro di segnali campionati. La DFT e la FFT.
Sistemi Tempo Continuo e Tempo Discreto – Filtri analogici e numerici – Segnali bidimensionali – Le immagini e la loro elaborazione
Esempi ed applicazioni all’ ingegneria medica: Ecografia ultrasonica. Ricostruzione di immagini da proiezioni (Computer Aided Tomography, TAC/CAT).
Dispense del docente disponibili su Didattica WEB.
G. Galati, G. Pavan "Segnali" Edizioni TEXMAT, via di Tor Vergata 93/95 – Roma.
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PAVAN GABRIELE
( programma)
Introduzione ai segnali analogici e numerici (digitali), mono e pluridimensionali. Captazione, ricezione, trasmissione, elaborazione e visualizzazione di segnali. Disturbi, loro origine e loro effetti.
I segnali nel dominio del tempo: Segnali tempo-continui o tempo-discreti a valori continui o discreti. Componente continua, potenza, energia. Dinamica e saturazione.
I segnali nel dominio della frequenza: Analisi di Fourier per i segnali tempo-continui. Campionamento e spettro di segnali campionati. La DFT e la FFT.
Sistemi Tempo Continuo e Tempo Discreto – Filtri analogici e numerici – Segnali bidimensionali – Le immagini e la loro elaborazione
Esempi ed applicazioni all’ ingegneria medica: Ecografia ultrasonica. Ricostruzione di immagini da proiezioni (Computer Aided Tomography, TAC/CAT).
Dispense del docente disponibili su Didattica WEB.
G. Galati, G. Pavan "Segnali" Edizioni TEXMAT, via di Tor Vergata 93/95 – Roma.
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ING-IND/34
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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BIOPROTESI
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI:
L’'insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali per comprensione e la costruzione di protesi ed ortesi con particolare riferimento all'impiego di strumenti di modellazione geometrica e alle simulazioni cineto-dinamiche. Lo scopo è anche quello di fornire agli studenti competenze avanzate per l'impiego di applicativi software commerciali per l'ausilio nella costruzione dei prototipi virtuali nel settore medicale.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Come corso specializzante, si richiede che gli studenti siano in grado di comprendere i contenuti del corso per saperli applicare ai casi pratici.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Come comprensione e applicazione delle conoscenze si chiede di lavorare ad un progetto di gruppo come specchio di verifica. Il progetto mima ciò che accade nelle realtà applicative industriali.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Nello sviluppo del progetto si chiede agli studenti di maturare uno spirito critico, prendere decisioni e giustificarle, stimolando l'autonomia di giudizio e la maturità tecnica.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
La costruzione dei prototipi virtuali richiede lo sviluppo delle capacità espressive del linguaggio tecnico, inclusa la nomenclatura di componenti e sistemi.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
La capacità di apprendimento viene stimolata nella comprensione del funzionamento e della morfologia di un sistema biomeccanico complesso (es. protesi, ortesi o dispositivi biomeccanici) che dovrà poi essere riprodotto come prototipo virtuale nel progetto di gruppo. Lo studio di un tale sistema, sotto la guida del docente, stimola la capacità di apprendimento.
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VALENTINI PIER PAOLO
( programma)
PARTE I
Introduzione al corso. Introduzione alle problematiche e gli strumenti dell’ingegneria virtuale. La schematizzazione delle geometrie: modellatori wireframe, B-Rep, CSG, Octree, poligonali. Modellazione parametrica basata su lavorazioni. I sistemi CAE commerciali: caratteristiche, limiti e campi di applicazione. Strategie ed approcci alla modellazione parametrica: parti e assiemi. Modellazione top down e bottom up. Lo schizzo 2D e 3D: entità, vincoli geometrici e dimensionali. Gli schizzi di layout e gli schizzi cinematici. Le operazioni di modellazione solida di base e le operazioni di modellazione solida avanzate. Operatori booleani e deformatori a forma libera. Modellazione di superfici. Configurazioni ed equazioni di modellazione. Vincoli di assieme statici, dinamici e superiori. Assiemi flessibili. Utilizzo ed implementazione di librerie di parti e lavorazioni. Analisi di funzionalità di parti e assiemi. Metodologie di ingegneria inversa in ambiente CAD. Costruzione, simulazione, revisione e interpretazione di modelli di analisi del movimento di assiemi virtuali. Esempi di applicazione. Gestione dei vincoli ridondanti. Problemi di contatto nelle analisi di movimento.
PARTE II
Analisi della struttura cinematica. Calcolo dei gradi di libertà. Analisi cinematica di sistemi piani. Centro della rotazione finita. Cenni di sintesi cinematica. Proprietà moti infinitesimi. Polari del moto.
Algebra lineare: Le fattorizzazioni SVD e QR. Soluzione numerica di sistemi di equazioni lineari.
Sistemi spaziali: Cinematica dei moti tridimensionali. Angoli e parametri di Eulero. Asse del moto elicoidale per movimenti finiti ed infinitesimi. Formula di Rodrigues. Relazione tra parametri di Eulero e velocità angolare di un corpo. Sistemi computerizzati di analisi del movimento umano (motion capture).
Principio del lavori virtuali. La formulazione lagrangiana. Vincoli olonomi e non olonomi. Equazioni della dinamica con numero minimo di coordinate.
Calcolo delle matrici d’inerzia per solidi composti. Equazioni di Newton-Eulero. Applicazioni alla biomeccanica. Integrazione numerica delle equazioni del moto.
F. Cheli, E. Pennestrì, Cinematica e Dinamica dei Sistemi Multibody, Casa Editrice Ambrosiana - Milano
E. Chirone, S. Tornincasa, “Disegno Tecnico Industriale” vol. 1 e 2 – Ed il Capitello – Torino.
Dispense a cura del docente
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ING-IND/34
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Attività formative caratterizzanti
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