Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere:
Alla fine del percorso dell’insegnamento lo studente dovrà, attraverso sperimentazioni di laboratorio, conoscere alcuni dei principi fondamentali della meccanica dei fluidi. Dovrà, inoltre, acquisire conoscenza degli strumenti e delle tecniche di misura delle principali grandezze di interesse nell’idraulica. Infine, lo studente dovrà essere al corrente degli errori e dei problemi che si incontrano nell’effettuare una misura sperimentale.
Competenze:
Lo studente dovrà essere in grado di analizzare i dati sperimentali acquisiti durante le sperimentazioni di laboratorio e di individuare e classificare le fonti di errore sulla base della strumentazione utilizzata. Dovrà, infine, essere in grado di mettere in relazione i risultati degli esperimenti con quelli ottenibili su base teorica.
Autonomia di giudizio:
Lo studente dovrà possedere gli strumenti per valutare in maniera critica una misura sperimentale nel campo della meccanica dei fluidi.
Capacità comunicative:
Lo studente dovrà possedere l’abilità di presentare in maniera chiara i risultati sperimentali anche mediante l’utilizzo di tabelle e grafici.
Prerequisiti
E’ utile avere dimestichezza con le funzionalità di base del programma Microsoft Excel.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso è suddiviso in due parti: una teorica e una di attività sperimentali. La parte teorica tratta i seguenti argomenti: Misura di una grandezza fisica, sistemi di misura e analisi dimensionale. Classificazione degli errori, loro distribuzione di probabilità e propagazione nei processi di misura. Regole di scrittura dei risultati delle misure. Principali elementi funzionali di uno strumento di misura. Accuratezza e precisione strumentale. Calibrazione statica di uno strumento. Principi di funzionamento della strumentazione utilizzata in laboratorio. L’attività sperimentale riguarda invece i seguenti argomenti: Venturimetri. Macchine idrauliche: pompe e/o turbine. Spinte dei getti su superfici. Stramazzi. Misure di portata nei corsi d’acqua. Scala delle portate dei manufatti regolatori delle casse di espansione.
Programma esteso
Sistemi di misura e analisi dimensionale. Elementi di teoria degli errori - classificazione degli errori. Distribuzione degli errori accidentali. Errore assoluto ed errore relativo. Propagazione degli errori. Elementi funzionali di uno strumento di misura. Accuratezza e scostamento (bias) di uno strumento, precisione. Portata, overload, portata lineare e costante strumentale. Valore di soglia, soglia differenziale, risoluzione e isteresi. Ripetibilità e riproducibilità. Calibrazione statica e relative specifiche. Regressione ai minimi quadrati. Esercitazioni in laboratorio: calibrazione di un venturimetro; misura della spinta di un getto su superficie piana e/o concava; calibrazione di uno stramazzo in parete grossa (tipo Belanger); determinazione sperimentale della curva caratteristica di una pompa centrifuga; calcolo teorico e misura della potenza e del rendimento di una turbina Pelton; prove su modello fisico del manufatto regolatore di una cassa di espansione (determinazione della scala di deflusso).
Bibliografia
Testo consigliato:
Misure e Controlli Idraulici (2006), Longo S., Petti M., McGraw-Hill Italia, Collana di Istruzione Scientifica, serie di Ambiente e Territorio.
Testi di approfondimento:
Strumenti e metodi di misura (2004), Doebelin, E.O. , Mc Graw-Hill, 2004.
Introduzione all'analisi degli errori : lo studio delle incertezze nelle misure fisiche (2000), Taylor, J.R., Zanichelli.
Ulteriore materiale didattico a disposizione sul portale “elly.dicatea.unipr.it”: Copia elettronica delle slides utilizzate durante il corso. Traccia di tutte le esercitazioni svolte in laboratorio.
Metodi didattici
La parte teorica del corso verrà illustrata mediante lezioni frontali avvalendosi della proiezione di lucidi. La parte sperimentale prevede esercitazioni pratiche condotte dagli studenti. Tali esperimenti sono anticipati da una breve lezione frontale in cui vengono introdotti gli obiettivi e gli aspetti teorici che sono alla base di ciascun fenomeno studiato. Ogni prova sperimentale è poi seguita da un’elaborazione dei dati acquisiti (in gruppi di studenti) mediante l’utilizzo di calcolatori e fogli elettronici e da una discussione dei risultati.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento è basata sulla redazione di un report delle attività di laboratorio e una verifica orale. La verifica è così pesata: 40% report delle attività di laboratorio (corretta analisi dei dati sperimentali, chiarezza nell’esposizione di risultati); 60% verifica orale (domande teoriche, applicazione della teoria a problemi anche originali e proprietà di esposizione).
Altre informazioni
E’ vivamente consigliata la frequenza del corso.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
- - -
