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Oggetto:
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Esperimentazioni I A

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Physics Laboratory I A

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Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
MFN0530
Docenti
Prof. Daniela Marocchi (Titolare del corso)
Prof. Mario Edoardo Bertaina (Esercitatore)
Raffaella Bonino (Esercitatore)
Corso di studi
008703 Laurea in Fisica
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo periodo didattico Terzo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
12
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Il corso si sviluppa in parallelo al corso di Meccanica (II periodo didattico) e di Onde, fluidi e Termodinamica (III periodo didattico) i cui contenuti sono importanti per la comprensione delle esperienze di laboratorio.
E' utile aver assimilato le tecniche di utilizzo del programma Mathematica presentate nel corso del I periodo didattico; inoltre puo' essere utile la capacita' di utilizzare gli strumenti matematici presentati durante i corsi matematici del I e II periodo didattico

Propedeutico a
Il corso e' propedeutico a tutti i successivi corsi di Laboratorio
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Sommario insegnamento

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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.

Capacità di effettuare semplici misure di laboratorio nell’ambito della Fisica Classica (meccanica, termodinamica,fluidi, onde), di elaborare i dati ottenuti e di stendere la relativa relazione. 

Saper effettuare semplici misure di Fisica, saper trattare i dati raccolti, saper redigere una relazione di laboratorio.  


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.

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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. 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento viene verificato progressivamene 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. Vengono via via corrette e restituite  le prime relazioni, che hanno l'obiettivo di utilizzare in forma semplificata gli strumenti di analisi che sono stati introdotti durante le lezioni di laboratorio. La prima relazione del II periodo didattico avvicina alla stesura definitiva della relazione d'esame.

L'apprendimento viene infine verificato attraverso la stesura della relazione di un'esperienza di laboratorio, la sua discussione orale, la verifica della conoscenza della fisica delle esperienze eseguite e dei contenuti teorici dei metodi di analisi dati presentati durante le lezioni in aula

ESAME l'esame e' orale e richiede la capacita' di presentare e caratterizzare i metodi di analisi dei dati sperimentali, a partire dalla discussione delle relazioni sulle esperienze di laboratorio. E' richiesta anche la conoscenza delle fisica relativa alle esperienze sviluppate in laboratorio.

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Programma

Programma del modulo di meccanica e termodinamica
Richiami di teoria in riferimento alle esercitazioni pratiche di laboratorio -
Congruo numero di esperienze di laboratorio su argomenti di meccanica,
termodinamica, acustica, fluidi.
Progamma del modulo di metodi di misura e analisi
Parte pratica. Alcune esperienze in laboratorio. Analisi dei dati
sperimentali. Parte teorica. - Parametri di una distribuzione (media,
mediana, moda, etc.) - Media e varianza -Istogrammi e curve limite -
Analisi degli errori: definizione di errore - Errori casuali e sistematici -
Propagazione di errori casuali – Distribuzione degli errori casuali
(Introduzione alla distribuzione di Gauss) - Verifica delle ipotesi: test
normale - Test del chi-quadro - Metodo dei minimi quadrati per retta e
parabola - Covarianza e correlazione - Coefficiente di correlazione –
Probabilità e statistica: Frequenza e Probabilità - Teoremi della
probabilità totale e condizionata -Distribuzioni discrete e continue -
Momenti di una distribuzione - Distribuzione binomiale - Distribuzione di
Poisson - Distribuzione normale e funzione densità di probabilità di Gauss
- Stime di massima verosimiglianza di media e varianza per variabili
casuali - Varianza della media - Media pesata - Criterio di Chauvenet -
Teoria di Laplace degli errori

Mechanics and Thermodynamics
Revision of theoretical aspects of experiments - Consistent number of
laboratory experiments about mechanics, thermodinamics, acustic,
fluidsanalysis in Physical measurements
analysis in Physical measurements
Experimental part. Same experiments in laboratory and analysis of
experimental data. Theory program: Probability and Statistics: Frequency
and Probability - Theorems of the total and conditioned probability -
discrete and continuous distributions - moments of the distributions -
distribution parameters (mean, median, mode, etc.) - binomial
distribution - Poisson distribution – histograms and limit curves - normal
distribution and Gauss density probability function - chi-quadro test -
least-squares method for lines and parabolas; covariance and correlation
- correlation coefficient - verification of hypotheses: tests based on the
normal distribution. Analysis of errors: definition of error - random and
systematic errors; mean and variance; maximum likelihood estimation of
random variable mean and variance - propagation of random errors -
variance of the average - weighed mean - Chauvenet criterion - Laplace
error theory.

Testi consigliati e bibliografia

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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


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Note

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

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

 

AVVISO: sarà disponibile la registrazione delle lezioni di Esperimentazioni I - A sul sito:
http://elearning.moodle2.unito.it/df/ (selezionare Anno Accademico 2013-14 e poi il nome del corso)
Per informazioni rivolgersi alla prof.D.Marocchi (011 6707433; daniela.marocchi@unito.it)
Per quanto riguarda le esperienze di laboratorio (obbligatorie) si trovano modalità per permetterne la frequenza anche agli studenti lavoratori
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Moduli didattici

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Ultimo aggiornamento: 16/04/2015 15:14