Fisica

Tipologia

Sperimentale e applicativo

SSD

FIS/01

Anno

1º anno

Semestre

2º semestre

CFU

9

Distribuzione delle ore

24 classroom hours, 36 training hours, 36 laboratory hours

Docenti

SANDRO DE CECCO
SANDRO DE CECCO
LETICIA CUNQUEIRO MENDEZ
LETICIA CUNQUEIRO MENDEZ
ANDREA MESSINA
ANDREA MESSINA

Tipologia

Sperimentale e applicativo

SSD

FIS/01

Anno

1º anno

Semestre

1º semestre

CFU

3

Distribuzione delle ore

24 classroom hours

Docenti

SANDRO DE CECCO
SANDRO DE CECCO

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso è finalizzato all'insegnamento delle basi del metodo sperimentale e delle tecniche di analisi statistica dei dati sperimentali. A questo scopo il corso si articola su lezioni in aula ed esperienze di laboratorio di meccanica. Alla fine del corso gli studenti dovranno: conoscere il significato e comprendere l'importanza della misura di una grandezza fisica e della sua incertezza; essere in grado di effettuare semplici misure di grandezze fisiche e di presentarne i risultati anche in forma grafica; essere in grado di mettere a punto semplici programmi per l’ analisi dei dati raccolti; conoscere il concetto di probabilità e gli elementi di base della statistica; conoscere le proprietà delle principali funzioni di distribuzione di probabilità; fare inferenza su grandezze fisiche; essere in grado di formulare delle ipotesi e giudicarne l'attendibilità alla luce delle osservazioni sperimentali.

Si affrontano da un punto di vista sia teorico che sperimentale alcune misure fondamentali di meccanica ed il funzionamento dei principali strumenti di misura. Molti degli esperimenti svolti hanno anche una valenza didattica dato che possono essere riproposti nell'ambito delle attività didattiche della scuola secondaria.

Durante Il corso lo studente svilupperà le seguenti abilità: raccolta, analisi, interpretazione e presentazione di risultati e di dati; apprendimento di metodi e tecniche sperimentali aventi anche una valenza didattica; capacità di sviluppare algoritmi di analisi e acquisizione dati con moderni strumenti informatici. Inoltre, in un contesto piú generale lo studente accrescerà alcune abilità personali tra cui: la capacità di affrontare problemi, di lavorare in gruppo e di seguire un protocollo; la gestione efficiente delle risorse disponibili (incluso il tempo) ed il lavorare in sicurezza in un laboratorio; lo sviluppo delle abilità comunicative finalizzate alla presentazione chiara e convincente dei risultati ottenuti.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le basi dell’analisi statistica dei dati
OF 2) Implementazione di algoritmi di analisi dati con strumenti informatici
OF 3) Comprendere il significato di una misura
B – Capacità applicative
OF 4) Eseguire misure di grandezze fisiche e progettare un esperimento
OF 5) Fare inferenza probabilistica a partire dalle osservazioni sperimentali
OF 6) Interpretare grafici, tabelle e risultati di una misura
OF 7) Formulare delle ipotesi e confrontarle con le osservazioni sperimentali
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Giudicare l’affidabilità e la qualità di una misura
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare per iscritto il risultati del proprio lavoro sperimentale
OF 10) Saper scegliere la rappresentazione più adeguata dei dati sperimentali
E - Capacità di apprendere
OF 11) Utilizzare strumenti di misura diversi per le misure di meccanica
OF 12) Usare le proprie conoscenze di fisica e di laboratorio in modo creativo

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
N/D
Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
N/D

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
Conoscenza dell’algebra; della trigonometria; delle basi del calcolo differenziale ed integrale tra cui: derivate, integrali e sviluppo in serie di funzioni elementari; rappresentazione grafica di funzioni; conoscenza elementare del calcolatore elettronico e di un sistema operativo per poter scrivere semplici programmi di elaborazione dati.


Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
Conoscenza dell’algebra; della trigonometria; delle basi del calcolo differenziale ed integrale tra cui: derivate, integrali e sviluppo in serie di funzioni elementari; rappresentazione grafica di funzioni; conoscenza elementare del calcolatore elettronico e di un sistema operativo per poter scrivere semplici programmi di elaborazione dati.

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
A) Grandezze fisiche:
- Misura di una grandezza fisica: misure dirette e misure indirette;
- Grandezze fondamentali e grandezze derivate.
- Dimensioni di una grandezza fisica; sistemi di unità di misura.
- Incertezze di misura casuali ed errori sistematici;
- Studio dell'andamento di una grandezza in funzione di un'altra;
- Grafici e loro uso; istogrammi di frequenza.

B) Analisi statistica dei dati sperimentali con esercizi in aula
- Definizioni di probabilità. Probabilità condizionata. Teoremi della probabilità composta e probabilità totale.
Variabili casuali discrete e distribuzione di probabilità. Variabili casuali continue e densità di probabilità.
Parametri caratteristici di una funzione di distribuzione: valore aspettato e varianza.
- Alcune funzioni di distribuzione di probabilità: distribuzione di Bernoulli, distribuzione di Poisson,
distribuzione uniforme, distribuzione di Gauss.
- Funzioni di più variabili casuali e matrice di covarianza (cenni).
- Il teorema del limite centrale. Legge dei grandi numeri.
- Misura di una grandezza fisica come variabile casuale; definizione di incertezza di misura tramite la varianza.
- Propagazione delle incertezze di misura nelle misure indirette.
- Inferenza statistica. Stima dei parametri di una funzione di distribuzione di probabilità
a partire da un campione della popolazione; la media aritmetica, lo scarto quadratico medio e le loro proprietà.
- Stima dei parametri di una relazione lineare.
- Confronto fra distribuzioni di frequenza osservate e aspettate.
- Test di ipotesi. il metodo del Chi2.

L'attività di laboratorio include esperimenti di meccanica classica tra cui: lo studio del moto di un corpo sottoposto ad una forza elastica, lo studio del moto di un corpo su di un piano inclinato, la misura dell’accelerazione di gravità con un pendolo semplice, misure di conteggio (contatore Geiger); lo studio del moto di un corpo girevole attorno ad un asse fisso (volano), il pendolo di torsione, i fluidi.


Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
A) Grandezze fisiche:
- Misura di una grandezza fisica: misure dirette e misure indirette;
- Grandezze fondamentali e grandezze derivate.
- Dimensioni di una grandezza fisica; sistemi di unità di misura.
- Incertezze di misura casuali ed errori sistematici;
- Studio dell'andamento di una grandezza in funzione di un'altra;
- Grafici e loro uso; istogrammi di frequenza.

B) Analisi statistica dei dati sperimentali con esercizi in aula
- Definizioni di probabilità. Probabilità condizionata. Teoremi della probabilità composta e probabilità totale.
Variabili casuali discrete e distribuzione di probabilità. Variabili casuali continue e densità di probabilità.
Parametri caratteristici di una funzione di distribuzione: valore aspettato e varianza.
- Alcune funzioni di distribuzione di probabilità: distribuzione di Bernoulli, distribuzione di Poisson,
distribuzione uniforme, distribuzione di Gauss.
- Funzioni di più variabili casuali e matrice di covarianza (cenni).
- Il teorema del limite centrale. Legge dei grandi numeri.
- Misura di una grandezza fisica come variabile casuale; definizione di incertezza di misura tramite la varianza.
- Propagazione delle incertezze di misura nelle misure indirette.
- Inferenza statistica. Stima dei parametri di una funzione di distribuzione di probabilità
a partire da un campione della popolazione; la media aritmetica, lo scarto quadratico medio e le loro proprietà.
- Stima dei parametri di una relazione lineare.
- Confronto fra distribuzioni di frequenza osservate e aspettate.
- Test di ipotesi. il metodo del Chi2.

L'attività di laboratorio include esperimenti di meccanica classica tra cui: lo studio del moto di un corpo sottoposto ad una forza elastica, lo studio del moto di un corpo su di un piano inclinato, la misura dell’accelerazione di gravità con un pendolo semplice, misure di conteggio (contatore Geiger); lo studio del moto di un corpo girevole attorno ad un asse fisso (volano), il pendolo di torsione, i fluidi.

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
F.Bellini, G.D'agostini, A.Messina: "Laboratorio di Meccanica, Dispense" scaricabili dal sito e-learning del corso
C.Bini "Lezioni di Statistica per la Fisica Sperimentale", Nuova Cultura Editrice.


Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
F.Bellini, G.D'agostini, A.Messina: "Laboratorio di Meccanica, Dispense" scaricabili dal sito e-learning del corso
C.Bini "Lezioni di Statistica per la Fisica Sperimentale", Nuova Cultura Editrice.

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
N/D
Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
N/D

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
N/D
Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
N/D

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
Le esercitazioni di gruppo e le prove pratiche individuali (per un totale di 36 ore in laboratorio) sono obbligatorie. Sarà ammessa una sola assenza giustificata per le esercitazioni di gruppo. Lo studente assente è comunque tenuto a partecipare alla relazione di gruppo.
Per le due prove individuali di laboratorio e per la prova di statistica, in caso di giustificato ed inderogabile motivo (e solo in questo caso) saranno previste delle giornate di recupero durante il periodo del corso. Non vi saranno prove ordinarie individuali di laboratorio o di statistica negli appelli autunnali e invernali.



Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
Le esercitazioni di gruppo e le prove pratiche individuali (per un totale di 36 ore in laboratorio) sono obbligatorie. Sarà ammessa una sola assenza giustificata per le esercitazioni di gruppo. Lo studente assente è comunque tenuto a partecipare alla relazione di gruppo.
Per le due prove individuali di laboratorio e per la prova di statistica, in caso di giustificato ed inderogabile motivo (e solo in questo caso) saranno previste delle giornate di recupero durante il periodo del corso. Non vi saranno prove ordinarie individuali di laboratorio o di statistica negli appelli autunnali e invernali.

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
Le prove di laboratorio hanno il peso seguente sul voto finale: prove di gruppo 30%, prove individuali 30%. La valutazione delle prove di laboratorio e’ mantenuta per tutto il percorso accademico dello studente e non sono previsti recuperi nelle sessioni di esame orale.
Al restante 40% contribuisce il colloquio orale articolato su una parte teorica e sulla risoluzione di numerica di problemi di analisi dati e probabilità’. Lo studente viene esonerato da quest’ultima parte sostenendo una prova scritta in itinere.

L'esame orale consiste in un colloquio sui temi più rilevanti illustrati nel corso. Per superare l'esame lo studente/la studentessa deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso. Allo/a studente/studentessa verrà richiesto di applicare i metodi appresi in esercizi o ad esempi e situazioni simili a quelle discusse durante il corso. Nella valutazione si tiene conto di:
- correttezza e completezza dei concetti esposti;
- chiarezza e rigore espositivo;
- capacità di sviluppo analitico della teoria;
- attitudine nel problem solving (metodo e risultati).


Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
Le prove di laboratorio hanno il peso seguente sul voto finale: prove di gruppo 30%, prove individuali 30%. La valutazione delle prove di laboratorio e’ mantenuta per tutto il percorso accademico dello studente e non sono previsti recuperi nelle sessioni di esame orale.
Al restante 40% contribuisce il colloquio orale articolato su una parte teorica e sulla risoluzione di numerica di problemi di analisi dati e probabilità’. Lo studente viene esonerato da quest’ultima parte sostenendo una prova scritta in itinere.

L'esame orale consiste in un colloquio sui temi più rilevanti illustrati nel corso. Per superare l'esame lo studente/la studentessa deve essere in grado di presentare un argomento o ripetere un calcolo discusso durante il corso. Allo/a studente/studentessa verrà richiesto di applicare i metodi appresi in esercizi o ad esempi e situazioni simili a quelle discusse durante il corso. Nella valutazione si tiene conto di:
- correttezza e completezza dei concetti esposti;
- chiarezza e rigore espositivo;
- capacità di sviluppo analitico della teoria;
- attitudine nel problem solving (metodo e risultati).

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
N/D
Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
N/D

Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA II
N/D
Modulo: LABORATORIO DI MECCANICA I
N/D