31906 - FONDAMENTI DI GEOFISICA 2

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede i concetti fondamentali di dinamica dei fluidi newtoniani, le sue applicazioni allo studio della convezione termica e delle onde di gravità. In particolare, lo studente è in grado di: - valutare le condizioni di instabilità gravitativa in un fluido; - caratterizzare i diversi regimi di propagazione delle onde di gravità; - risolvere semplici problemi di equilibrio quasi-statico in materiali prossimi alla temperatura di solidus.

Contenuti

Introduzione generale:

• Richiami sulla meccanica dei continui: tensori fondamentali nello studio della fluidodinamica e relazioni costitutive
• Fluidi newtoniani
• Principi di conservazione, equazioni di Navier-Stokes e leggi della termodinamica
• Flussi laminari e transizione alla turbolenza: numero di Reynolds
• Cenni ai fluidi non newtoniani
• Le equazioni in un pianeta in rotazione: equazione della vorticità.
• Approssimazione di Boussinesq.

Onde nei fluidi

• Onde di gravità alla superficie di un fluido, approssimazione di “shallow water” e di “deep water”
• Tensione superficiale e onde capillari
• Onde stazionarie
• Onde interne in fluidi stratificati.

Instabilità

• Instabilità di Kelvin-Helmholtz
• Instabilità di Rayleigh-Taylor
• Convezione di Rayleigh-Bénard, convezione di fluidi riscaldati internamente (eventuale)
  

Elementi di teoria della turbolenza

• Decomposizione di Reynolds
• Leggi del moto e della termodinamica per un flusso turbolento
• Energia del moto medio e del moto turbolento
• Produzione di turbolenza "in cascata", microscala di Kolmogorov, spettro di Kolmogorov nel sub-range inerziale.
  

 

Testi/Bibliografia

Dispense del docente, reperibili su https://virtuale.unibo.it al termine di ciascuna lezione.

Gran parte degli argomenti trattati a lezione possono essere trovati in:

• Pijush Kundu, Ira Cohen, David Dowling: Fluid Mechanics - Academic Press. L'edizione più recente è la 6a, pubblicata nel 2015.
• Donald Turcotte, Gerald Schubert: Geodynamics - Cambridge University Press, 3rd Edition, 2014.
• Etienne Guyon, Jean-Pierre Hulin, Luc Petit, Catalin D. Mitescu: Physical Hydrodynamics (2nd Ed.) - Oxford University Press, 2015.
  

Saranno inoltre caricati su Virtuale alcuni articoli su argomenti specifici, che le studentesse e gli studenti potranno utilizzare come materiale di approfondimento facoltativo.

Metodi didattici

Lezioni in aula con alternanza di scrittura alla lavagna e di utilizzo di materiale digitale.

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria, ma è caldamente consigliata per il processo di apprendimento.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica avviene attraverso esame orale in base al quale verrà proposto un voto.

L'esame, che in generale verte su tre domande su altrettanti argomenti trattati durante il corso, mira a valutare la conoscenza delle studentesse e degli studenti e il loro grado di indipendenza nel ragionare.

L'esame NON prevede elaborati da consegnare prima dell'esame medesimo.

L'esame ha una durata media di un'ora.

 

Strumenti a supporto della didattica

Il docente caricherà sulla piattaforma Virtuale, oltre al materiale presentato a lezione in formato pptx e pdf, alcuni semplici software il cui scopo è permettere allo studente di familiarizzare con alcuni dei concetti teorici presentati a lezione.

Il docente fornirà anche un certo numero di link a siti web di interesse per le tematiche del corso.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Armigliato