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Esperimentazioni di fisica I

Corsi di laurea:
Fisica, Fisica
Docenti:
Fraternali Marco
Anno accademico:
2011/2012
Crediti formativi:
12
Ambiti:
FIS/01
Decreto Ministeriale:
270/04
Ore di lezione:
144

Moduli

Modulo:
Misure fisiche I (lab)
Docente:
Fraternali Marco
Ore di lezione:
72
Crediti formativi:
6
Ambito:
FIS/01

Programma

Corso di Esperimentazioni di Fisca I

Primo modulo: Misure Fisiche I

Docente: Marco Fraternali

Argomenti svolti

Nozioni introduttive Calcoli numerici: uso delle potenze di 10-calcoli approssimati e ordini di grandezza-notazione scientifica-cifre significative- sistemi di unitÓ di misura- equazioni dimensionali e analisi dimensionale -cambiamento di unitÓ di misura

Introduzione alla misurazione Misure dirette, indirette e con strumenti tarati- accuratezza e precisione di una misura-caratteristiche degli strumenti di misura

Introduzione allo studio delle incertezze Tipi di errore- - espressione dell’incertezza-incertezza assoluta e relativa- analisi statistica degli errori casuali- propagazione delle incertezze (per misure statisticamente indipendenti)

Tecniche di trattamento dati Statistica descrittiva: distribuzioni di frequenza e istogrammi, indici di posizione centrale e di dispersione-Grafici e analisi grafica dei dati: cambiamenti di variabile, linearizzazione, determinazione della pendenza e dell’intercetta,scale funzionali, grafici semilogaritmici e bilogaritmici-interpolazione grafica, lineare e da una tabella

Introduzione alla probabilitÓ Spazio campionario ed eventi-definizione classica e frequentistica di probabilitÓ- cenni alla definizione assiomatica- addizione e moltiplicazione di eventi e probabilitÓ per eventi composti -probabilitÓ condizionata-

richiami di calcolo combinatorio

Distribuzioni di variabile aleatoria Variabili aleatorie- distribuzioni di probabilitÓ per variabili discrete e continue-caratteristiche numeriche delle popolazioni-distribuzione normale-distribuzione binomiale-distribuzione di Poisson-approssimazione di Gauss alle distribuzioni binomiale e poissoniana

Elementi di statistica inferenziale ed elaborazione dei dati sperimentali Popolazioni e campioni-medie e varianze campionarie- teorema centrale limite (cenni)-

stima di parametri- metodo della massima verosimiglianza- livello di confidenza- test di ipotesi: livello di significativitÓ, test a una coda e a due code- compatibilitÓ del risultato di due misurazioni- combinazione di misure (media pesata)- rigetto dei dati- retta di regressione (metodo dei minimi quadrati)- correlazione e coefficiente di correlazione lineare

Altre considerazioni sulla misurazione Modello del processo di misurazione- classificazione delle incertezze secondo l’ISO- combinazione di incertezze di origine diversa

Materiale didattico

Una parte del programma svolto Ŕ contenuta nel testo

“J.Taylor-Introduzione all’analisi degli errori -ed. Zanichelli”

Le parti del testo corrispondenti agli argomenti trattati sono:

Tutta la Parte I (tranne il paragrafo 5.6)

Parte II: cap. 6 e 7, cap 8 (tranne “Adattamento a una polinomiale” e “Regressione multipla” al par. 8.6), cap. 9: paragrafi 9.3 e 9.4, cap. 10 e cap. 11.

Le parti non contenute nel testo, e alcune integrazioni ad esso, sono riportate nelle fotocopie delle slide delle lezioni, in distribuzione presso la portineria dei Dipartimenti Fisici.

Per la parte “Nozioni introduttive” ci si pu˛ riferire a qualunque testo di fisica generale

Altri testi utile come consultazione (copie in Biblioteca di Fisica):

Dapor, Ropele-Elaborazione dei dati sperimentali-ed. Springer

Paolo Fornasini-The Uncertainty in Physical Measurements-ed. Springer

ModalitÓ di esame

L’esame consiste in una prova scritta, composta di problemi e domande relative al

programma svolto.

Durante la prova non Ŕ consentita la consultazione di testi. VerrÓ distribuito un formulario

contenente le formule pi¨ frequenti richieste per la soluzione dei problemi, e le tabelle di probabilitÓ necessarie.

Uno dei problemi richiede l’esecuzione di un grafico o un istogramma. Pertanto Ŕ opportuno portare un righello e, volendo, matita e gomma.

Portare anche un calcolatore da tasca.

I fogli su cui scrivere le soluzioni, e i fogli di carta millimetrata su cui eseguire i grafici, vengono distribuiti dalla Commissione.

La valutazione della prova scritta, valida per il Modulo di Misure Fisiche (I semestre) non viene riportata nel registro ufficiale, ma va a fare media con il voto dell’esame orale di

Laboratorio (II semestre).

Nella prova orale, alcune domande riguarderanno anche il programma trattato nel modulo di Misure Fisiche.


Modulo:
Laboratorio di fisica I (lab)
Docente:
Fraternali Marco
Ore di lezione:
72
Crediti formativi:
6
Ambito:
FIS/01

Programma

Corso di Esperimentazioni di Fisca I

Secondo modulo: Laboratorio di fisica I

Docente: Marco Fraternali

Programma del II modulo e modalitÓ dell’esame orale (a.a. 2009/10)

Il corso si compone di una parte di lezioni in aula e di una parte di esperienze condotte in laboratorio.

Argomenti svolti nelle lezioni

Oscillazioni Richiami sul moto armonico semplice – Esempi di oscillatore armonico (sistema massa-molla, pendolo semplice, pendolo di torsione) - Composizione di moti armonici – Teorema di Fourier (enunciato) – Molle in serie e in parallelo– Aspetti non lineari: non linearitÓ della forza di richiamo del pendolo e variazione del periodo con l’ampiezza – Oscillazioni smorzate, oscillazioni forzate e risonanza – Analogia tra oscillatori in diversi campi della fisica.

Moto di un corpo sottoposto a forze viscose Risoluzione dell’equazione del moto–Sedimentazione

ElasticitÓ ElasticitÓ di trazione e compressione, di volume, di scorrimento e di torsione – Applicazione dell’elasticitÓ di scorrimento alla molla elicoidale – Relazioni tra i moduli elastici – Bilancia e pendolo di torsione – Isteresi meccanica.

Onde meccaniche Propagazione per onde – Espressione matematica della propagazione – Onde sinusoidali –Equazione di D’Alembert–VelocitÓ di propagazione delle onde– VelocitÓ di gruppo (cenno) - Onde in una corda tesa – Propagazione dell’energia in un’onda – Principio di sovrapposizione – Interferenza , battimenti, onde stazionarie – Modi normali di vibrazione (cenno) – Onde sonore – Sorgenti coerenti e interferenza nello spazio – Diffrazione - Principio di Huygens - Riflessione e rifrazione delle onde – Effetto Doppler – Onda d’urto – Cenni di acustica.

Materiale didattico

Molta parte del programma svolto Ŕ contenuta nel testo

“Fisica ” di Mazzoldi, Nigro, Voci ed. EdiSES

Vol I capitoli 7 e 9, Vol II capitolo 12

Il materiale Ŕ integrato da dispense tratte dalle slide mostrate a lezione.

Esperienze svolte in laboratorio

In laboratorio vengono condotte delle esperienze su diversi argomenti trattati in questo corso e nel corso di Fisica I, proposte a tutti gli studenti in piccoli gruppi, scelte tra questi argomenti:

Studio della forza di richiamo di una molla – Studio della forza di richiamo del pendolo - Studio del moto armonico e dei battimenti con pendoli – Sedimentazione – Bilancia di Mohr e viscosimetro – Effetto Joule – Misura di g con un pendolo e con un piano inclinato, determinazione della costante elastica di una molla con metodo statico e dinamico, esperimenti di urto - Tubo di Quincke - Onde stazionarie su una corda

Inoltre vengono svolte delle esperienze “finali”, in gruppi pi¨ numerosi, differenti per ciascun gruppo.

Misura della costante di gravitazione con la bilancia di Cavendish – Effetto fotoelettrico e misura del rapporto carica/massa dell’elettrone - Esperimento di Millikan – Studio di moti rotatori (o altre possibili esperienze a discrezione dei docenti) - Esperienze di termodinamica su leggi dei gas, dilatazione termica, equivalente meccanico della caloria, cicli termodinamici

ModalitÓ di esame di Laboratorio di Fisica

Sono richieste delle relazioni sulle esperienze: almeno cinque sulle esperienze collettive, pi¨ quella sull'esperienza “finale”.

Le relazioni devono essere consegnate ai docenti almeno tre giorni prima della prova orale.

L’esame consiste in una prova orale con discussione delle relazioni e dell’intero programma svolto nelle lezioni frontali, sia nel I Modulo (Misure Fisiche) che nel II Modulo (Laboratorio).

╚ quindi richiesto agli studenti di ripassare anche la parte relativa alle misure fisiche e alla statistica (per gli argomenti dettagliati si rimanda al programma del modulo di Misure Fisiche)

Il voto finale registrato per il corso di Esperimentazioni di Fisica I Ŕ la sintesi del risultato della prova scritta relativa al I modulo e della prova orale.


Elenco appelli e prove

Nessuna prova presente

Credits: apnetwork.it