PIANO DI LAVORO ANNUALE ANALISI DI SITUAZIONE - LIVELLO COGNITIVO DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI COMPORTAMENTALI

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1 Disciplina: MECCANICA, MACCHINE ED ENERGIA Classe: 3^AM Docente: Fucci Luigi e Fabio Vigolo A.S.2015/2016 ANALISI DI SITUAZIONE - LIVELLO COGNITIVO Per la maggior parte degli alunni il livello cognitivo sembra adeguato al percorso scolastico scelto: si può rilevare qualche eccellenza, mentre per la restante parte della classe il livello è per lo più sufficiente. Nella classe vi è un allievo differenziato il quale non ancora è stato affiancato da un docente di sostegno. In base alle indicazioni metodologiche e ai criteri di valutazione formulati dal Collegio Docenti e nel POF, nonché considerando le finalità specifiche della disciplina stabilite nell'allegato C1 del d. P. R. del 15 marzo 2010 per l'indirizzo meccanica e meccatronica e gli obiettivi generali stabiliti nel Consiglio di Classe, la programmazione annuale che si intende seguire è la seguente; DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI COMPORTAMENTALI Alla fine dell anno scolastico, gli alunni dovranno essere in grado di: collaborare attivamente al processo di insegnamento apprendimento sviluppare la capacità di socializzare in modo corretto essere tolleranti nei confronti degli altri sviluppare atteggiamenti di solidarietà nei confronti dei compagni bisognosi o in difficoltà usare il proprio tempo in modo consapevole e propositivo sviluppare la capacità di svolgere il proprio lavoro in modo responsabile rispettare orari e regole della vita comunitaria mantenendo un comportamento corretto nei confronti del Dirigente Scolastico, dei docenti, del personale ATA e dei compagni utilizzare con cura e responsabilità ambienti, strumenti e materiali scolastici usare la lingua italiana nelle relazioni interpersonali con i docenti utilizzare un linguaggio consono all ambiente scolastico DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI TRASVERSALI capacità di leggere e interpretare documenti capacità di comunicare in modo efficace utilizzando linguaggi appropriati a seconda del contesto capacità di formulare e argomentare pareri personali sui temi disciplinari trattati effettuare scelte e prendere decisioni dopo aver ricercato informazioni e dati SCELTA DEI METODI Metodi utilizzati in ambito comportamentale Il raggiungimento degli obiettivi comportamentali richiede l adozione delle seguenti metodologie: richiesta di rispetto delle regole d Istituto attraverso Pagina 1 di 9

2 controllo delle giustificazioni di assenze e ritardi in caso di ingresso in classe alla prima ora di lezione della mattinata controllo della puntualità dei ragazzi nel rientro in classe dopo l intervallo richiesta di rispetto degli ambienti, degli arredi e delle strumentazioni della scuola richiesta di rispetto dell insegnante, dei compagni e di tutto il personale della scuola atteggiamento di rispetto nei confronti degli allievi segnalazione di eventuali situazioni problematiche verificatesi durante le ore di lezione attraverso trascrizione sul registro di classe e/o comunicazione al coordinatore controllo frequente della preparazione degli studenti richiesta dell uso della lingua italiana da parte degli studenti, anche nei colloqui non prettamente disciplinari richiesta, nelle interazioni verbali formali ed informali, di un linguaggio adeguato all ambiente scolastico richiesta di autonomia nello svolgimento dei compiti assegnati coinvolgimento degli allievi, durante le ore di lezioni, in modo da stimolare una partecipazione attiva comunicazione dell esito di interrogazioni, giustificando la valutazione, al fine di rendere consapevoli gli studenti promozione dell aiuto reciproco tra gli allievi offerta di occasioni di recupero di una valutazione negativa Metodi utilizzati in ambito cognitivo Si intende: utilizzare un linguaggio chiaro e di facile comprensione sviluppare i diversi argomenti procedendo con gradualità, dai concetti più semplici, a quelli più complessi ricorrere frequentemente ad esempi, esercizi e applicazioni evidenziare i collegamenti tra temi della stessa disciplina e delle discipline di indirizzo permettere gli approfondimenti individuali o di gruppo individualizzare l offerta formativa, rispettando le potenzialità ed i tempi di apprendimento di ciascun alunno informare gli alunni sui contenuti e sugli obiettivi disciplinari del corso di studi verificare la comprensione degli argomenti trattatati integrare degli strumenti didattici tradizionali (lezione frontale, esercitazione in classe, lavori di gruppo, richiesta di interventi dal posto, assegnazione di lavoro individuale domestico) con l utilizzo della didattica laboratoriale VALUTAZIONE E VERIFICA Le prove scritte, orali e pratiche svolte con frequenza mensile, saranno valutate in base alle conoscenze, alla capacità dell alunno di mettere in campo le conoscenze acquisite al fine di risolvere i casi proposti (abilità), alla padronanza del linguaggio tecnico, alla correttezza formale e alla capacità di rielaborazione personale. Pagina 2 di 9

3 Inoltre, verranno svolte prove per verificare l acquisizione dei contenuti di laboratorio affrontati con l insegnante tecnico pratico. Le tipologie di prove utilizzate saranno: - quesiti a risposta singola - problemi a soluzione rapida - casi pratici e professionali - sviluppo di semplici progetti Si elaborano prove di verifica e/o di valutazione relative a uno (o più) moduli. I dati vengono utilizzati per: individuare il grado di preparazione degli alunni individuare la necessità di recupero individuare gli alunni con debiti formativi La riconsegna agli alunni delle prove corrette avviene possibilmente entro 15 giorni dalla somministrazione. La valutazione delle prove orali è comunicata agli alunni al massimo entro il successivo giorno di lezione. Nel valutare si terrà conto anche: dell impegno dimostrato della correttezza espositiva dei progressi effettivamente riscontrati rispetto alla situazione di partenza della capacità di operare collegamenti all interno della stessa disciplina e di discipline diverse Per quanto riguarda i livelli della valutazione del profitto si adotterà una scala da 1 a 10, facendo riferimento alla griglia d Istituto riportata nel POF. Modalità di recupero in corso d anno Si svolgerà in itinere durante le ore di lezione cercando di alimentare le motivazioni ad apprendere e ricorrendo a un tipo di lezione facilmente comprensibile. Alcuni argomenti saranno rispiegati individualmente agli alunni che dimostrino difficoltà nell apprendimento. STRUMENTI UTILIZZATI Saranno utilizzati i seguenti strumenti: libro di testo lavagna computer e software dispense dell insegnante manuali riviste specifiche componenti reali Pagina 3 di 9

4 DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI DISCIPLINARI DEI MODULI - SCELTA DEI CONTENUTI MODULO A - STATICA LE FORZE I MOMENTI DELLE FORZE SISTEMI DI FORZE EQUILIBRATI E CORPI VINCOLATI LE MACCHINE SEMPLICI GEOMETRIA DELLE MASSE Il concetto di forza. Composizione di forze complanari. Scomposizione di una forza data in due componenti convergenti nello stesse punto. Composizione di due forze parallele. Scomposizione di una forza in due componenti a essa parallele di cui siano note le rette d'azione. Composizione e scomposizione di forze nello spazio. Momento di una forza. Momento di un sistema di forze. Teorema di Varignon. Coppia di forze. Trasporto di una forza parallelamente a se stessa. Riduzione di un sistema di forze rispetto a un punto. Equilibrio di un sistema di forze. I corpi vincolati.. Caratteristiche delle macchine semplici. La leva. La carrucola e il paranco. II verricello e l'argano. Il piano inclinato. Il cuneo. La vite. Centro delle forze parallele e baricentro. Teoremi di Guidino. Momenti statici di superficie. Momenti quadratici di superficie. Momento d'inerzia assiale di massa. Identificare gli elementi caratteristici di una forza. Determinare l'intensità di una forza e saperla rappresenta graficamente. Effettuare operazioni di composizione e scomposizione di forze agenti su un piano. Effettuare operazioni di composizione e scomposizione di forze agenti nello spazio. Determinare l'intensità del momento di una forza, rispetto un punto o a un asse, e saperla rappresentare graficamente. Determinare il momento risultante di un sistema di forze con il metodo analitico e con il procedimento grafico. Identificare gli elementi caratteristici di una coppia di forze. Valutare gli effetti prodotti da una o più coppie di forze applicate a un corpo. Trasformare una forza in un sistema equivalente formato da una forza e da una coppia. Determinare, dato un sistema di forze, il sistema equivalente costituito dalla sua risultante e dal momento risultante delle sue forze rispetto a un punto qualsiasi. Applicare le equazioni cardinali della Statica per verificare le condizioni di equilibrio di un sistema di forze nel piano e nello spazio. Calcolare le reazioni vincolari di un corpo rigido vincolato. Identificare gli elementi caratteristici di una macchina semplice. Determinare l'intensità della forza motrice in funzione della forza resistente e delle caratteristiche geometriche della macchina. Valutare il vantaggio di una macchina semplice o composta. Sapere determinare il baricentro e i momenti quadratici di una superficie qualsiasi. Sapere calcolare l'area e il volume di figure di rivoluzione. Sapere valutare la capacità di resistenza alle sollecitazioni esterne di una superficie piana in relazione al suo profilo. 32 ore Pagina 4 di 9

5 MODULO B - CINEMATICA CINEMATICA DEL PUNTO COMPOSIZIONE DEI MOTI E MOTO ARMONICO CINEMATICA DEI CORPI RIGIDI Grandezze cinematiche del moto di un punto. Moto rettilineo uniforme. Moto rettilineo uniformemente vario. Moto rettilineo uniformemente accelerato. Considerazioni sul moto uniformemente accelerato. Moto rettilineo uniformemente ritardato. Moto naturalmente accelerato. Moto circolare uniforme. Moto circolare uniformemente vario. Moti relativi e moti assoluti. Moti composti. Moto armonico. Moto dei corpi rigidi. Moto del corpo rigido parallelamente a un piano fisso. Curve cicliche ed evolventi. Analizzare i moti uniformi e uniformemente vari di un punto materiale lungo traiettorie rettilinee o circolari. Applicare le leggi che regolano il moto di un punto materiale. Rappresentare graficamente le leggi del moto rettilineo. Analizzare il moto dei gravi nel vuoto, in caduta libera e lanciati verticalmente dal basso verso l'alto. Applicare le leggi che regolano il moto dei gravi nel vuoto. Analizzare il moto relativo e assoluto di un corpo per determinare le corrispondenti velocità. Applicare le leggi che regolano i moti composti. Applicare le leggi che regolano il moto armonico. Rappresentare graficamente le leggi del moto armonico. Analizzare il moto piano dei punti di un corpo rigido per individuare il centro di istantanea rotazione del corpo stesso in una posizione generica. Determinare le traiettorie e le velocità dei punti di un corpo rigido in moto piano. Riconoscere le rappresentazioni grafiche delle più comuni curve cicliche. 15 ore Pagina 5 di 9

6 MODULO C - DINAMICA DINAMICA DEL PUNTO DINAMICA DEI CORPI RIGIDI RESISTENZE PASSIVE Le leggi fondamentali della Dinamica. Principio di D'Alembert. Forza centripeta e forza centrifuga. Teorema della quantità di moto. Lavoro ed energia. Potenza sviluppata da una forza. Seconda legge della Dinamica applicata ai corpi rigidi in rotazione Lavoro ed energia. Potenza nel moto di rotazione. Corpi oscillanti attorno a un asse fisso. Sistemi di punti materiali isolati. Urto fra due corpi. Resistenza d'attrito radente. Resistenza d'attrito volvente. Resistenza del mezzo. Rendimento di macchine e meccanismi. Analizzare il moto di un punto materiale in relazione alle forze agenti su di esso. Applicare le leggi della Dinamica che regolano il moto di un punto materiale lungo traiettorie rettilinee o circolari. Valutare gli effetti prodotti dalla forza centrifuga sui veicoli in curva Esaminare i fenomeni di trasformazione dell'energia meccanica da energia cinetica a energia potenziale e viceversa. Calcolare il lavoro compiuto da una forza e la conseguente potenza sviluppata. Applicare le leggi che regolano il moto dei corpi rigidi vincolati a ruotare attorno a un asse fisso, in funzione delle forze agenti. Esaminare il moto di un punto materiale o di un corpo rigido attorno a un asse fisso. Analizzare il moto dei sistemi di punti materiali soggetti all'azione di sole forze interne. Valutare gli effetti prodotti dall'urto fra due corpi. Analizzare il moto dei corpi tenendo conto delle resistenze passive. Valutare gli effetti prodotti dalle resistenze passive su macchine e meccanismi mediante i rendimenti. 15 ore Pagina 6 di 9

7 DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI DISCIPLINARI DEI MODULI - SCELTA DEI CONTENUTI MODULO A - ENERGETICA IL PROBLEMA ENERGETICO LE MACCHINE E L'AMBIENTE L'energia. Le forme dell'energia. Le fonti di energia. Energie innovative. La classificazione delle macchine a fluido. Il fabbisogno di energia. Il futuro dell'energia. Il problema ambientale. Il sistema energetico europeo e italiano. Descrivere il concetto di energia nei suoi fondamenti. Sapere identificare le forme in cui si presenta l'energia e le possibili trasformazioni. Saper valutare il rendimento di una trasformazione energetica e, più in generale, di una macchina. Saper distinguere le fonti di energia rinnovabili da quelle non rinnovabili. Sapere quali sono le fonti di energia tradizionali e quali le innovative. Classificare le macchine a fluido. Sapere descrivere l'attuale situazione energetica italiana, le fonti di approvvigionamento, le prospettive future a livello nazionale, comunitario e mondiale. Comprendere la necessità di tutela ambientale. 8 ore Pagina 7 di 9

8 MODULO B - IDRAULICA I FLUIDI E LE LORO PROPRIETÁ LE FORZE IN UN LIQUIDO IN QUIETE LE LEGGI DEL MOTO E I BILANCI ENERGETICI LE CORRENTI FLUIDE IDEALI MOTO E FORZE NELLE CORRENTI IDEALI MOTI LIQUIDI IN TUBI E CANALI Lo stato fisico della materia. Il liquido perfetto. Massa volumica, densità e peso volumico. Pressione e differenza di pressioni. L'esperimento di Torricelli e la legge di Stevino. Il principio dei vasi comunicanti e il principio di Pascal. La legge di Archimede. Andamento della pressione in un liquido. Pressione relativa e pressione assoluta. Forze agenti su superfici piane. Galleggiamento dei corpi La portata e le leggi del moto. La conservazione della massa. La conservazione dell'energia. Il teorema di Bernoulli. Bilanci energetici nelle correnti fluide ideali. Efflusso di un liquido attraverso un foro eseguito in una parete sottile. Il moto in una condotta in pendenza. Il moto nei tubi a sezione variabile. Il tubo di Venturi. Il tubo di Pitot. Azioni e reazioni nei fluidi reali in moto. La viscosità: analisi dimensionale. L'esperimento di Reynolds sui moti laminari e turbolenti. Le perdite di carico distribuite. Le perdite di carico concentrate. La formulazione completa del teorema di Bernoulli. Calcolo delle perdite di carico nei tubi. Portata di un liquido attraverso un foro eseguito in una parete sottile. Identificare gli stati in cui si presenta la materia in natura e i nomi delle trasformazioni di stato. Calcolare massa volumica, densità. Calcolare la pressione nei liquidi, attribuendo le unità di misura previste dal SI. Interpretare le indicazioni offerte dai manometri ed eseguire operazioni di equivalenza. Ricavare l'andamento della pressione in un liquido in quiete e tracciare i grafici che lo rappresentano. Definire e tracciare la linea dei carichi piezometrici. Definire la tensione di vapore e descrivere l'esperimento che ne permette la misurazione. Definire il concetto di spinta idrostatica su una superficie. Calcolare la forza esercitata da un liquido su superfici piane comunque orientate, e su tratti di tubo curvo. Applicare la teoria del galleggiamento dei corpi. Definire i concetti di portata e di conservazione della massa. Definire e distinguere i vari tipi di moto: vario, permanente, uniforme. Calcolare la portata e la velocità per correnti in pressione. Descrivere il principio di conservazione dell'energia e saperlo applicare a un liquido in moto. Definire e rappresentare un tubo di flusso. Enunciare il teorema di Bernoulli. Analizzare i singoli membri del trinomio di Bernoulli. Applicare il teorema di Bernoulli ed eseguire calcoli sulle correnti liquide. Applicare il teorema di Bernoulli nei casi di liquidi in moto. Applicare la formula di Torricelli. Descrivere i principi di funzionamento del tubo di Venturi e del tubo di Pitot. Calcolare la velocità, la portata e la pressione in un condotto applicando la teoria del tubo di venturi. Definire la viscosità dal punto di vista formale e metrologico, descrivendone gli effetti. Descrivere l'esperimento di Reynolds ed essere capace di calcolare il relativo numero. Definire e calcolare il raggio idraulico e le perdite di carico distribuite e concentrate. Definire e calcolare la cadente piezometrica. Tracciare qualitativamente i grafici comprensivi delle perdite relativi alle linee dei carichi totali e della linea piezometrica. 45 ore Calcolare il diametro dei tubi mediante la formula di Darcy. Calcolare la portata reale nel moto di efflusso di un liquido attraverso un foro eseguito in uno parete sottile. Pagina 8 di 9

9 MODULO C - MACCHINE IDRAULICHE LE TURBINE IDRAULICHE LE POMPE APPLICAZIONI IDRAULICHE INDUSTRIALI E CIVILI Le turbine idrauliche: generalità, nomenclature e organi costituenti. Considerazioni energetiche introduttive. Prestazioni delle turbine idrauliche. Turbine ad azione Pelton. Turbine a reazione Francis. Turbine a reazione a elica. Classificazione delle pompe. Considerazioni energetiche. Potenza e rendimenti. Grandezze fondamentali delle pompe. Pompe alternative. Pompe rotanti dinamiche. Criteri di similitudine. Le curve caratteristiche delle turbopompe. Pompe a capsulismi. Le pompe negli impianti idraulici. Sapere identificare i principali componenti delle turbine idrauliche e gli organi ausiliari che ne consentono l'installazione e il funzionamento. Essere capace di calcolare l'energia utile posseduta dall'acqua, evidenziando le perdite, ottenere i valori di lavoro e potenza erogati. Essere capace di definire e interpretare i concetti di rendimento idraulico, volumetrico e totale. Sapere distinguere le varie tipologie di turbina. Essere capace di calcolare il numero specifico di giri, la portata specifica e il numero caratteristico di giri e di interpretarne i significati. Distinguere le varie tipologie di pompa e le rispettive applicazioni. Identificare i principi di funzionamento e i componenti delle pompe alternative, centrifughe e speciali. Spiegare in che modo la pompa trasmette energia e come si generano le perdite. Essere capace di calcolare le prestazioni delle pompe, il numero specifico di giri, la portata specifica e il numero caratteristico di giri, interpretandone i valori. Sapere scegliere la pompa da catalogo per raggiungere il migliore compromesso fra le caratteristiche dell'impianto e le prestazioni della macchina. Essere capace di verificare la sicurezza di funzionamento di una pompa dinamica aspirante dal punto di vista della cavitazione. Sapere riconoscere la struttura e le modalità di funzionamento degli impianti idroelettrici, degli acquedotti e delle trasmissioni idrauliche. 15 ore Data:30/10/2015 Il docente Fucci Luigi Vigolo Fabio Pagina 9 di 9