Archivio tag per Ingegneria

Com’è ingegneria?

Dopo due anni che frequento ingegneria spesso mi sento fare domande del tipo: Com’è ingegneria? È difficile? Che preparazione bisogna avere?. Effettivamente, non c’è metodo migliore per togliersi questi dubbi che parlare con una persona che già frequenta la facoltà e così ho deciso di scrivere questo articolo per cercare di schiarire un po’ le idee a coloro che vorrebbero intraprendere la strada dell’ingegneria.

Molte delle persone che si iscrivono a ingegneria lo fanno perché o sono interessate alla matematica, o alla materia di una particolare facoltà d’ingegneria. Le prime persone sono quelle più dubbiose, proprio perché non sanno se iscriversi a matematica, fisica o ingegneria. Effettivamente, il matematico, il fisico e l’ingegnere sono tre persone molto diverse che hanno in comune proprio la matematica, però, il matematico studia la matematica nella sua astrazione più totale, il fisico la utilizza applicata ai fenomeni naturali e l’ingegnere per risolvere i problemi. Un esempio molto banale potrebbe essere il fenomeno della caduta dei gravi: il matematico studia le equazioni, il fisico trova l’equazione che descrive un corpo in caduta libera, l’ingegnere applica quest’equazione ai problemi che si trova davanti.

Un altro motivo per cui molti scelgono ingegneria è perché è facile trovare lavoro. Infatti, proprio per la loro natura di «risolutori di problemi», gli ingegneri sono quelli più ricercati nelle aziende, dove, se si verifica un problema, non c’è bisogno di qualcuno che trovi un teorema per risolverlo ma di qualcuno che lo risolva materialmente; e l’ingegnere sfrutta gli strumenti offerti dalla matematica e dalla fisica per risolvere i problemi.

Veniamo ora alla domanda più frequente: Quanta matematica bisogna sapere per iscriversi a ingegneria?
Gli studenti più preoccupati sono generalmente quelli del liceo classico o linguistico, perché hanno una preparazione in matematica che è inferiore a quella dei cugini dello scientifico. È vero che il programma del quinto anno di liceo scientifico è molto vicino al programma dell’esame di Analisi I, ma è anche vero che è l’unico esame in cui sono avvantaggiati. Per laurearsi ad una triennale bisogna sostenere circa venticinque esami. Un esame su venticinque è il quattro percento della laurea. Il quattro percento è ingegneristicamente trascurabile :D.
Per questo motivo non c’è alcun bisogno di preoccuparsi, per seguire i primi corsi di ingegneria sono sufficienti le basilari nozioni di trigonometria e qualche formula geometrica, come le relazioni sui triangoli rettangoli, perimetro ed area della circonferenza, piano cartesiano, ecc…
Quali sono allora le reali competenze richieste per un ingegnere? Sicuramente un minimo di ingegno, intuitività e intelligenza, che possono essere utili nelle altre materie, ma sono fondamentali per far fruttare appieno i corsi di ingegneria. Ricordate che l’obiettivo dell’ingegnere dev’essere quello di risolvere i problemi, e i problemi non si risolvono imparando formule e dimostrazioni a memoria ma sapendoli applicare in maniera corretta.

Una volta deciso di voler fare ingegneria resta un problema: Che ingegneria scelgo?
Questo è sicuramente un bel problema, l’unico consiglio che posso dare è quello di scegliere la materia che più può interessare e per farlo può essere d’aiuto leggersi gli esami e le loro descrizioni nella guida dello studente di ogni facoltà. Un vasto elenco delle varie ingegnerie che esistono è presente su Wikipedia.
Per quanto riguarda gli esami, il primo anno è praticamente uguale per tutte le ingegnerie: Analisi I, Analisi II, Geometria e algebra, Fisica I, Fisica II, Informatica, Disegno, e Chimica. Sono gli strumenti di base che servono ad un qualsiasi ingegnere e non vanno sottovalutati. Dal secondo anno in poi gli esami iniziano a diventare più specifici e finalmente si ha a che fare con le materie che costituiranno il pane quotidiano per il resto della carriera universitaria!

Un’altra questione che terrorizza chi si vuole iscrivere a ingegneria è: Quanto devo studiare?
La risposta è semplice: tanto. Questo «tanto» non è comunque in alcun modo paragonabile allo studio delle scuole superiori. Alle superiori si è costretti a studiare materie che spesso non ci interessano neanche lontanamente e inoltre si utilizza un metodo di studio che non sempre è adatto anche all’università. A ingegneria si studiano le materie che più ci interessano e quindi anche se passi giornate intere sui libri lo fai con piacere, perché studi argomenti che ti appassionano. È per questo che bisogna fare molta attenzione alla scelta della facoltà, perché una scelta sbagliata porta inesorabilmente al fallimento. Se non c’è passione, studiare diventa impossibile.
Volendo quantificare un po’ quel «tanto»: 3-4 ore durante il periodo dei corsi e 9-10 ore durante il periodo degli esami.
Per uno studente liceale abituato a studiare un paio d’ore a settimana questi numeri possono spaventare ma, ripeto, lo studio che si fa al liceo non è paragonabile allo studio che si fa all’unviersità.

Per quanto possa sembrare banale, un consiglio che vorrei darvi se vi iscrivete a ingegneria, è quello di studiare tutti i giorni, anche durante i corsi. Sì, è una cosa che dicono dalle scuole elementari, ma non lo capisci finquando non arrivi all’università! Ridursi a studiare gli esami 15-20 giorni prima è difficile, è molto stancante e non permette di stare al passo con gli altri esami. Anche una semplice lettura degli appunti presi in classe, per capire meglio i concetti spiegati, può aiutare tantissimo quando ci si ritrova a dover sostenere cinque esami in due mesi.

Gli ultimi due argomenti di cui volevo parlare sono professori e voti. Il primo esame è sempre quello più difficile, perché si pensa al docente universitario come ad una chissà quale entità aliena dalla conoscenza assoluta alla quale non è possibile rivolgersi in alcun modo. No. I professori universitari sono esseri umani (già)! E spesso con loro si instaura un rapporto persino migliore di quello che si aveva con i professori al liceo. Magari con una classe di trecento allievi può essere più difficile, ma dal secondo anno in poi spesso non si superano le cinquanta persone per aula.
I professori mettono a disposizione un orario di ricevimento che consiglio di utilizzare, infatti la maggior parte di loro è molto ben disposta a dare spiegazioni.
I voti, infine, sono forse l’argomento più difficile da trattare. C’è chi preferisce mantenere una media alta e ci mette una vita a laurearsi, chi accetta tutto e si laurea in poco tempo. Poi ci sono le vie di mezzo e i casi particolari. Il voto è sì importante, ma non deve diventare un’ossessione. Spesso i professori si indispettiscono quando uno studente rifiuta un voto e, assieme al fatto che è difficile (e soprattutto noioso) studiare due o più volte uno stesso esame, capita che lo studente è costretto ad accettare un voto persino inferiore a quello che aveva rifiutato.
Prendersi un po’ più di tempo per avere un voto migliore può andare bene, ma le aziende spesso preferiscono assumere persone laureate in meno tempo, piuttosto che con un voto appena migliore ma laureate in più tempo. Per questo motivo bisogna trovare il giusto compromesso tra voti e tempo, per laurearsi con i voti più alti possibili nel minor tempo possibile, in modo da avere un’efficienza massima. Ovviamente questo rapporto dipende dalle capacità dello studente.

Un appunto infine per quanto riguarda quella specie di “test d’ingresso” che hanno proposto da un paio d’anni ai neoiscritti. È molto facile superarlo se avete conoscenze in matematica e può essere superato anche se si hanno conoscenze in altre materie. Se non doveste passarlo potete iscrivervi tranquillamente a ingegneria, solo che non potrete fare l’esame di Analisi I finquando non passerete questo test. Anche se non avete alcuna conocenza in matematica, dopo aver seguito i corsi del primo semestre, superarlo sarà una passeggiata ;). Il suo obiettivo è quello di «spaventare» tutti quelli che si iscrivono a ingegneria solo perché “Si dice che si trova lavoro“. Non lasciatevi ingannare dall’esito del test d’ingresso, né tantomeno dal voto dell’esame di maturità. Se avete passione per la materia che state per affrontare e siete pronti a studiare, riuscirete senza troppi problemi.

Per ulteriori domande potete utilizzare i commenti ;).


Test d’ingresso ingegneria

Un giorno, durante una lezione, il mio professore di Fisica Generale fece un’osservazione molto divertente.
Secondo il suo parere, il test d’ingresso ad ingegneria dovrebbe essere abolito perché totalmente inutile e come alternativa basterebbe dare un tubetto di dentifricio in mano ad ogni studente che vuole entrare in questa facoltà: se lo spreme dall’estremità, ha qualche possibilità di diventare ingegnere, mentre se lo spreme dal centro, è inutile che si iscriva.


Funzionamento del differenziale spiegato in modo elementare

Uno dei dispositivi meccanici che mi ha sempre affascinato è il differenziale.
Per chi non lo sapesse, il differenziale è un meccanimo presente nelle autovetture che permette di far girare le ruote a velocità differenti, nonostante queste siano tutte collegate contemporaneamente al motore.
In questo video, che risale al 1937, gli ingegneri della Chevrolet ne spiegano dettagliatamente il funzionamento facendo ricorso a semplicissimi dispositivi elementari.

Link: http://www.youtube.com/watch?v=yYAw79386WI


Software Microsoft gratis per studenti universitari

Non tutti sanno che essere studenti universitari comporta molti sconti e privilegi, anche nel campo dell’informatica.

La Microsoft mette infatti a disposizione un servizio di download che ci permette di scaricare numerosi software in modo del tutto gratuito, con una licenza che ha limitazioni solamente in ambito commerciale.
In base al nostro corso di studi ci vengono messi a disposizione potenti strumenti di calcolo, di elaborazione grafica e testuale, database, sistemi operativi attuali, passati e futuri.

In questo articolo descriverò come effettuare il download per gli studenti di Ingegneria della Federico II di Napoli.

Per prima cosa, apriamo la seguente pagina:
https://msdn63.e-academy.com/elms/Security/Login.aspx?campus=cumsa_ing

Comparirà una schermata di login che ci chiederà un nome utente e una password. Non conoscendo alcuna password, clicchiamo sul link sotto la scritta “I’ve forgotten my password!” (oppure qui).
A questo punto ci chiederanno di inserire un nome utente. Il nome utente da inserire è la vostra email istituzionale. Se non l’avete ancora attivata, potete farlo utilizzando questo link.
L’email va inserita nella sua forma completa, che sarà qualcosa tipo: “iniziali.cognome@studenti.unina.it”

Cliccate su Submit e se avete inserito correttamente il vostro indirizzo, vi verrà mostrato un messaggio che vi conferma l’invio di una nuova password alla vostra email: “Your password has been sent to your email address. When you receive it, click Log In to proceed to the login page.“.

Ora dovete leggere la vostra casella di posta istituzionale per conoscere la password che vi è stata inviata.
Per leggere la posta aprite questo indirizzo e inserite come nome utente solo la prima parte della vostra e-mail, quindi senza il @studenti.unina.it.

Una volta nota la password, tornate al primo indirizzo ed eseguite il login utilizzando questa volta la vostra email completa.
Per prima cosa, vi consiglio di cambiare la password con una che ricordate più facilmente, cliccando su My Profile, nel menù a sinistra e poi su Change My Password.
Per ottenere la lista dei software che potete scaricare, cliccate su Software nel menù orizzontale, oppure qui. Cliccando sul menù Search by product  titles avrete un elenco di tutti i software che potete scaricare.
Noterete con piacere che è possibile scaricare anche Windows 7 Professional, oltre che a decine di software di ogni tipo!

Per scaricare un programma selezionatelo dalla lista e cliccate su Go. Vi verranno mostrati i dettagli sul programma, il tempo di download e il prezzo. Sotto la voce prezzo c’è ovviamente scritto Free!. Cliccate su Add To Cart, accettate le linee guida con I Agree e infine cliccate su Check Out.
Vi verranno riepilogati i dati sull’acquisto, il cui totale sarà 0,00 € EUR. Cliccate sul bottone in basso Next e sul link Download sotto la voce Item.
In questa pagina vi verrà mostrato, se richiesto, il numero di serie dell’applicazione, che potrebbe essere necessario per l’attivazione del software. Potrà essere successivamente recuperato tramite la voce My Software del menù a sinistra.
Cliccate infine sul pulsante Download per iniziare il download del programma.
Il downlaod non avviene direttamente tramite il vostro browser, ciò che scaricate è infatti un download manager (non richiede installazione) che si occupa di tutto il processo di download del software. Grazie a questo download manager potrete scaricare il vostro software anche in più sessioni: il download verrà interrotto e ripristinato senza problemi.

I software sono tutti scaricabili un numero illimitato di volte, ma quelli che richiedono un’attivazione, come ad esempio i sistemi operativi, possono essere installati su una sola macchina; come del resto accade quando li si acquista in modo tradizionale.


PyFoil 1.1

Sto continuando lo sviluppo dell’applicazione presentata in un precedente articolo, PyFoil.

PyFoil è scritto in Python per dispositivi mobili Symbian. Per utilizzarlo è necessario installare PyS60 sul proprio cellulare.

La versione precedente a questa era in grado solo di disegnare profili alari, in questa versione ho migliorato questa funzione e ne ho aggiunte di nuove.
L’applicazione è divisa in quattro schede:

  • Intro: è una semplice scheda di introduzione sul programma
  • Plot: permette di disegnare un NACA a 4 o 5 cifre e di esportare l’immagine in un file
  • Group: permette il calcolo di alcuni gruppi adimensionali quali Reynolds, Mach e Froude, a partire da diversi parametri
  • ISA: restituisce i parametri dell’Atmosfera Standard in base all’altitudine, espressa in metri o piedi.

Prossimi sviluppi: l’obiettivo è quello di creare un’applicazione che possa essere da supporto (mobile) ad un ingegnere aerospaziale. Le prossime funzioni riguarderanno: la risoluzione del campo di moto attorno ai profili con relative informazioni connesse; aumento del numero di gruppi adimensionali calcolabili; calcolo di informazioni relative all’ala.

Bug noti: il calcolo di densità e pressione nell’ISA utilizza la stessa funzione sia per la troposfera che per la stratosfera, che è un errore. Purtroppo la formula del calcolo in stratosfera mi dava qualche errore e ho dovuto fare questa semplificazione che risolverò nella prossima versione.

Alcuni screenshot:

Segue il codice del programma.
Leggi il resto dell’articolo »


Nascondino dimensionale

Newton ed Einstein stanno giocando a nascondino.
Einstein si appoggia ad un muro e inizia a contare, mentre Newton si guarda attorno attentamente cercando un posto dove nascondersi. Ad un certo punto smette di cercare, prende un gessetto, disegna per terra un quadrato con il lato di un metro e si mette al centro di esso.
Einstein finisce di contare, si volta e fa: “Eccoti! Tana per Newton!“, e Newton: “Io non sono Newton… sono Pascal!“.

Mostra spiegazione ▼


Un rudimentale tubo di Pitot

Durante gli studi di ingegneria aerospaziale, ho incontrato questo simpatico strumento che è il tubo di Pitot.
La sua funzione, che è ampiamente descritta su Wikipedia, è quella di misurare la velocità di un fluido.

Il tubo di Pitot è costituito da un tubo, di una generica lunghezza, disposto parallelamente alla direzione del fluido (in particolare, al vettore velocità). Un’estremità del tubo è aperta, per permettere l’ingresso del fluido, mentre l’altra estremità è collegata ad un manometro. I manometri che si possono utilizzare sono i più disparati, quello che ho utilizzato io sfrutta la Legge di Stevino.

p_{sta}=-\rho g \Delta z\\\\p_{sta}:\text{Pressione statica}\\\rho :\text{Densita

Com’è possibile vedere nell’immagine qui sopra, il manometro e il tubo di Pitot non sono altro che un semplice tubo pieno d’acqua, collegati ad una scala millimetrata che permette di misurare il dislivello della colonna d’acqua. In condizioni iniziali, il livello dell’acqua segnato è 13.8 mm.
(Attenzione: la scala millimetrata posta accanto al manometro serve per misurare le variazioni di quota dell’acqua, non l’altezza assoluta. È questo infatti il dato necessario per calcolare la pressione.)

Ho colorato l’acqua con dell’inchiostro nero, in modo da poter visualizzarne meglio il dislivello all’interno nel tubo. L’inchiostro non ha la stessa densità dell’acqua, ma data la natura qualitativa di questo esperimento, la variazione di densità dovuta alla sua presenza è del tutto trascurabile.

Il tubo di Pitot si trova in genere sugli aerei e misura la velocità dell’aereo rispetto all’aria. Data la difficoltà nel testare il tubo di Pitot in condizioni di moto rispetto al fluido, il modo più semplice per verificarne il funzionamento è quello di mettere in moto l’aria rispetto allo strumento, tenendo quindi fermo il tubo. Ciò che conta è infatti il moto relativo tra il fluido e il corpo.

L’oggetto che ho utilizzato per mettere in moto l’aria è un semplice phon.
Indirizzando infatti il getto del phon parallelamente al tubo, è possibile misurare la velocità dell’aria che esce da questo.

Come è possibile vedere dalle immagini, la colonna d’acqua nel tubo subisce una variazione di quota di circa 1.9 cm.
Per la Legge di Stevino, la pressione legata a questa variazione di quota è:
p_{sta}=-\rho g \Delta z=-(1000 kg/m^3)(-9.81 m/s^2)(0.019 m)=186 Pa

L’aria che entra all’interno del tubo, alla velocità incognita V, genera una pressione dinamica che è:
p_\text{din}=\frac12\rho V^2\\p_\text{din}:\text{Pressione dinamica}\\\rho:\text{Densita

Questa pressione va a bilanciare la pressione statica che abbiamo trovato con la Legge di Stevino, quindi:
p_\text{sta}=p_\text{din}=186 Pa

Dall’espressione della pressione dinamica, ormai nota, è possibile ricavare la velocità del fluido:
V=\sqrt{\frac{2p}\rho}=\sqrt{\frac{2\cdot 186 Pa}{1.225 kg/m^3}}=17.4 m/s

La velocità dell’aria che esce dal mio phon è di circa 17.4 m/s (o anche 62.6 km/h). Come valore della densità dell’aria ho utilizzato quello della tabella disponbile su Wikipedia, alla gelida temperatura del mio garage di 15°C.

È importante notare che la densità utilizzata nella Legge di Stevino è la densità dell’acqua, mentre la densità utilizzata nell’espressione della pressione dinamica è la densità dell’aria.

Volendo approfondire un po’ l’argomento, bisogna tenere presente il fatto che il tubo di Pitot non misura soltanto la pressione dinamica, ma misura la pressione totale, che per il Teorema di Bernoulli è:
p_\text{tot}=p_\text{stat}+p_\text{din}=p_\text{stat}+\frac12\rho V^2

Per conoscere quindi la pressione dinamica, occorrerebbe conoscere anche la pressione statica attorno al tubo, che viene misurata utilizzando una seconda presa d’aria sul collo del tubo e va sottratta alla pressione totale. Però, nelle condizioni in cui ho effettuato l’esperimento, il manometro utilizzato è soggetto alla stessa pressione statica a cui è soggetto il tubo di Pitot, che è la pressione atmosferica. Quindi il valore misurato tramite il dislivello della colonna d’acqua è già la pressione dinamica.

Com’è infatti possibile vedere da questa immagine, la pressione totale misurata tramite la presa d’aria b, viene confrontata con la pressione statica misurata dalle due prese d’aria a. Il dislivello h misurerà precisamente la pressione dinamica.