Corso di laurea in Fisica

Esperimentazioni I B

Physics Laboratory I B

Anno accademico 2014/2015

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Modalità di insegnamento
• Modalità di verifica dell'apprendimento
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Moduli didattici
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

Comprensione del carattere sperimentale della Fisica e della sua metodologia. Apprendimento dei metodi per la trattazione dei dati sperimentali, valutazione degli errori di misura per misure dirette ed indirette e verifica empirica di dipendenza funzionale tra due osservabili fisiche.

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacita' di comprensione (knowledge and understanding)

Il corso, rivisitando argomenti di fisica di base per presentarne poi la verifica sperimentale, permette di approfondire la conoscenza dei principi della Fisica Classica (meccanica, termodinamica, fluidi, onde).

Gli studenti devono comprendere le modalita' di funzionamento delle strumentazioni di Laboratorio tipicamente utilizzate nelle misure fisiche e i metodi statistici elementari per l'analisi dei dati sperimentali

Inoltre la necessità di analizzare i dati sperimentali e di redigere una relazione di laboratorio rafforza le competenze computazionali e informatiche

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

L’attività di laboratorio richiede innanzitutto la capacità di effettuare misure di Laboratorio e la capacità di interpretare i dati sperimentali attraverso una corretta trattazione statistica.

Soprattutto l'attività di laboratorio permette di imparare ad affrontare i problemi in nuovi contesti e di comprendere nuovi problemi riconoscendone gli aspetti essenziali; permette inoltre di progettare studi sperimentali e di analizzarne i risultati.ll corso, rivisitando argomenti di fisica di base per presentarne poi la verifica sperimentale, permette di conoscere meglio il metodo scientifico. Inoltre la necessità di analizzare i dati sperimentali rafforza le competenze computazionali e informatiche.

Gli studenti sviluppano altresì esperienza di organizzazione del proprio impegno personale e di lavoro di gruppo, anche assumendo responsabilità organizzative.

La necessità di scrivere la relazione dell'attività svolta, discutendo i risultati raggiunti, sviluppa la capacità di argomentare  e di trarre conclusioni con chiarezza e accuratezza,  sia in forma scritta che orale

L'attività di laboratorio, svolta anche in gruppo e con la necessità di adattarsi alle problematiche sperimentali, sviluppa  una mentalità flessibile, capace di affrontare problematiche sempre un po' diverse, che favorisce l'inserimento negli ambienti di lavoro.

Modalità di insegnamento

Lezioni ed esercitazioni in aula; esercitazioni in laboratorio con tutorato per l'analisi dei dati sperimentali.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento viene verificato progressivamente durante tutto il corso attraverso le risposte date a semplici schede, le relazioni delle esperienze ed attraverso la verifica della compilazione del logbook di laboratorio.

Ogni studente redige 4 relazioni individuali (due per il modulo I e due per il modulo II) che vengono via via corrette e restituite. La valutazione di queste relazioni entra nella valutazione complessiva ai fini dell’esame, la consegna entro i termini stabiliti è vincolante per poter sostenere l’esame.

L'apprendimento viene infine verificato attraverso la discussione orale delle relazioni redatte durante il corso, la verifica della conoscenza della fisica delle esperienze eseguite e dei contenuti teorici dei metodi di analisi dati presentati durante le lezioni in aula.

L'esame e' orale.

Programma

Lezioni in aula (vedi anche i programmi dei singoli moduli)

Il metodo sperimentale: confronto teoria-esperimento. Errori sistematici ed errori casuali.

Valutazione dell’errore casuale nel caso di una singola misura. Variabili stocastiche, misure ripetute e valor medio empirico. Valutazione dell’errore nel caso di poche misure e di molte misure; distribuzione gaussiana e sue proprietà, distribuzione della variabile valor medio empirico.Significato statistico dell’errore; cifre significative. Test di confronto fra valore sperimentale e valore atteso e test di compatibilità fra misure sperimentali diverse nel caso di campioni piccoli e grandi. Correlazione fra grandezze fisiche e verifica dell’esistenza di una dipendenza funzionale: metodo dei minimi quadrati e test del Chi-quadro. Test di Student. Distribuzioni derivate. Coefficiente di correlazione lineare e suo utilizzo. Cenni all'analisi della varianza

Esercitazioni in laboratorio

Misure di grandezze fisiche e realizzazione di esperimenti di fisica classica con trattazione dei dati raccolti.

Testi di interesse per il corso:

1. G. Cannelli - Metodologie sperimentali in Fisica - EdiSES
   ed anche
2. Taylor - introduzione alla teoria dell'errore - Zanichelli
3. Garfagnini - Appunti delle lezioni del corso di Esperimentazioni di Fisica IB (a.a.2001-2002) - CLU (reperibile anche nella Biblioteca di Fisica)
4. Filatrella - Elaborazione statistica dei dati sperimentali - EdiSESR.
5. Piazza - I capricci del caso -Springerv

Note

Il materiale didattico  (in comune con il corso A) viene reso di anno in anno disponibile sulla pagina Moodle.

Le indicazioni sugli obiettivi e  sul programma dei singoli moduli sono reperibili nelle rispettive pagine

Frequenza: fortemente consigliata per le lezioni ed obbligatoria per i laboratori (con particolari accorgimenti per permettere la frequenza agli studenti lavoratori)

AVVISO: e' obbligatorio iscriversi al corso di Esperimentazioni I sulla pagina Campusnet. Per utilizzare il materiale didattico e' necessario iscriversi al modulo sulla pagina Moodle. Attraverso Moodle verra' messo a disposizione il materiale presentato a lezione e verranno indicati i compiti da svolgere durante il corso; la loro valutazione contribuira' alla determinazione del voto finale.

Utilizzare il materiale presente nella pagina Moodle

Moduli didattici

• Meccanica e Termodinamica (II modulo) (MFN0530B)
• Metodi di misura e analisi (I modulo) (MFN0530A)

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