LABORATORIO DI FISICA I

Claudio GUARCELLO LABORATORIO DI FISICA I

0512600014
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
FISICA
2020/2021

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2017
ANNUALE
CFUOREATTIVITÀ
864LEZIONE
448LABORATORIO
Obiettivi
L'INSEGNAMENTO HA L'OBIETTIVO DI INTRODURRE GLI STUDENTI ALL’APPLICAZIONE DEL METODO SPERIMENTALE, ALLA TEORIA DEGLI ERRORI DI MISURA E ALLE LEGGI DELL’OTTICA GEOMETRICA.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
IL CORSO INTENDE FAVORIRE UNA CONOSCENZA APPROFONDITA DEI METODI DI ELABORAZIONE DEI DATI SPERIMENTALI E DELLE LEGGI DELL’OTTICA GEOMETRICA CON PARTICOLARE RIFERIMENTO AI METODI DI VALUTAZIONE DELL’INCERTEZZA DELLE MISURE E ALLA SUA TRATTAZIONE STATISTICA. ATTRAVERSO L’ESECUZIONE DI DIVERSE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO, HA INOLTRE LO SCOPO DI FORNIRE COMPETENZE OLTRE CHE SULLE PROBLEMATICHE RELATIVE ALLE OPERAZIONI DI MISURA ANCHE SUL FUNZIONAMENTO DELLA STRUMENTAZIONE DI USO CORRENTE CON LA QUALE VENGONO EFFETTUATE MISURE DI GRANDEZZE FISICHE FONDAMENTALI.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
IL CORSO HA COME OBIETTIVO QUELLO DI RENDERE LO STUDENTE CAPACE DI ESEGUIRE E ANALIZZARE SEMPLICI ESPERIMENTI DI MECCANICA, OTTICA E TERMOLOGIA, AVENDO ASSIMILATO ADEGUATAMENTE LE CONOSCENZE TEORICHE AD ESSI COLLEGATE. IN TALE ATTIVITÀ LO STUDENTE DEVE SAPER UTILIZZARE STRUMENTI E APPARECCHIATURE DI LABORATORIO, AVENDO LA CAPACITÀ DI ORGANIZZARE IN MANIERA EFFICIENTE LE OPERAZIONI DI MISURA E DI ANALIZZARE CORRETTAMENTE I DATI SPERIMENTALI, INDIVIDUANDONE CORRETTAMENTE I LIMITI DI VALIDITÀ.
Prerequisiti
CONOSCENZE ELEMENTARI DI ANALISI MATEMATICA.
Contenuti
ARGOMENTI TEORICI:
METODO SCIENTIFICO. GRANDEZZE FISICHE. STRUMENTI DI MISURA DIGITALI ED ANALOGICI: SENSIBILITÀ, RISOLUZIONE, PRECISIONE, ACCURATEZZA. ERRORE ASSOLUTO E RELATIVO. ERRORI CASUALI, ERRORI SISTEMATICI. RAPPRESENTAZIONE DELLE MISURE: CIFRE SIGNIFICATIVE. ERRORE MASSIMO. STIMA DELL'INCERTEZZA CON METODI NON STATISTICI. PROPAGAZIONE DELL'INCERTEZZA: APPROSSIMAZIONE CON I DIFFERENZIALI. TABELLE, GRAFICI E RETTA DEI MINIMI QUADRATI: TRATTAZIONE NON STATISTICA. ELEMENTI DI STATISTICA DESCRITTIVA: PARAMETRI DI POSIZIONE E DI DISPERSIONE. DISTRIBUZIONE DELLE FREQUENZE E ISTOGRAMMI.(ORE DI LEZIONE 12) ELEMENTI DI CALCOLO DELLE PROBABILITÀ: DEFINIZIONE CLASSICA E STATISTICA, DEFINIZIONE ASSIOMATICA, PRINCIPIO DELLE PROBABILITÀ TOTALI, PROBABILITÀ CONDIZIONATA, EVENTI INDIPENDENTI. TEOREMA DI BAYES. CALCOLO COMBINATORIO. VARIABILI CASUALI DISCRETE E CONTINUE. DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ.(ORE DI LEZIONE 10) VALORE DI ASPETTAZIONE E DEVIAZIONE STANDARD, COVARIANZA. MOMENTI DI UNA DISTRIBUZIONE E LORO PROPRIETÀ. DISUGUAGLIANZA DI CHEBYSHEV. LEGGE DEI GRANDI NUMERI. DISTRIBUZIONE BINOMIALE. DISTRIBUZIONE DI POISSON. (ORE DI LEZIONE 10) VARIABILI CASUALI CONTINUE, FUNZIONE DENSITÀ DI PROBABILITÀ, MOMENTI. DISTRIBUZIONE RETTANGOLARE, FUNZIONE CUMULATIVA. FUNZIONE DENSITÀ DI PROBABILITÀ DEGLI ERRORI CASUALI, LEGGE DI GAUSS. VARIABILE STANDARDIZZATA, LIVELLI DI CONFIDENZA ED INTERVALLI DI FIDUCIA, USO DELLE TAVOLE. ESEMPI DI FUNZIONI DENSITÀ DI PROBABILITÀ. DISTRIBUZIONE DELLA MEDIA E TEOREMA DEL LIMITE CENTRALE. (ORE DI LEZIONE 10) PROPAGAZIONE DELL’ERRORE STATISTICO. COMBINAZIONE DI MISURE AVENTI INCERTEZZA STIMATA CON METODI DIVERSI. STATISTICI E STIMATORI, PRINCIPIO DELLA MASSIMA VEROSIMIGLIANZA. COMBINAZIONE DI MISURE AVENTI DIVERSO MODULO DI PRECISIONE. METODO DEI MINIMI QUADRATI E COEFFICIENTE DI CORRELAZIONE LINEARE. TEST DEL CHI-QUADRATO: CONFRONTO DISTRIBUZIONE DI FREQUENZA CON UNA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ, VERIFICA DI IPOTESI RELATIVA AD UNA LEGGE TRA GRANDEZZE FISICHE. (ORE DI LEZIONE 10) APPROSSIMAZIONE DELL’OTTICA GEOMETRICA, FENOMENI ONDULATORI, LUNGHEZZA D’ONDA E PERIODO, SPETTRO DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE. FLUSSO LUMINOSO, INTENSITÀ DI ILLUMINAZIONE, GRANDEZZE RADIOMETRICHE E FOTOMETRICHE, LEGGE DELL’INVERSO DEL QUADRATO DELLA DISTANZA. LEGGI DELL’OTTICA GEOMETRICA, PROPAGAZIONE RETTILINEA, RIFLESSIONE E RIFRAZIONE. PRINCIPIO DI FERMAT. SISTEMI OTTICI. DIOTTRO SFERICO, LEGGE DEI PUNTI CONIUGATI, D32ISTANZE FOCALI, INGRANDIMENTO LINEARE. LENTE SPESSA. LENTI SOTTILI CONVERGENTI E DIVERGENTI. SISTEMI OTTICI CENTRATI, PIANI PRINCIPALI E PUNTI PRINCIPALI. SPECCHI SFERICI. ABERRAZIONI. INGRANDIMENTO ANGOLARE. STRUMENTI OTTICI: MICROSCOPIO E CANNOCCHIALE.( ORE DI LEZIONE 12)

LABORATORIO (ORE DI LABORATORIO 48)
1)MISURA DELLA DENSITÀ DI UN SOLIDO DALLA DETERMINAZIONE DELLA MASSA E DEL VOLUME.
2)MISURA DI DELL'ACCELERAZIONE DI GRAVITÀ CON IL PENDOLO SEMPLICE.
3)MISURA DEL PERIODO DI OSCILLAZIONE DI UN PENDOLO IN FUNZIONE DELL'AMPIEZZA.
4)LEGGE DI HOOKE E COSTANTE ELASTICA DI UNA MOLLA ELICOIDALE.
5)MISURA DINAMICA DELLA COSTANTE ELASTICA DI UNA MOLLA ELICOIDALE.
6)MISURA DI UNA VARIABILE GAUSSIANA.
7)MOTO SUL PIANO INCLINATO. ROTAIA A CUSCINO D'ARIA.
8)MISURA DEL MOMENTO DI INERZIA E VERIFICA DEL TEOREMA DI STEINER.
9)MISURA DEL COEFFICIENTE DI ATTRITO STATICO.
10)MISURA DEL COEFFICIENTE DI VISCOSITÀ DI UN FLUIDO.
11)MISURA DELL’ANGOLO DI DEVIAZIONE DI UN PRISMA.
12)MISURA DELL’INDICE DI RIFRAZIONE DELL’ACQUA.
13)MISURA DELLA DISTANZA FOCALE DI UNA LENTE CONVERGENTE.
14)MISURA DEL CALORE SPECIFICO DI UN METALLO.
15)LE LEGGI DEI GAS CON IL TERMOMETRO A GAS.
16)EFFETTO JOULE: DETERMINAZIONE DEL FATTORE DI CONVERSIONE JOULE-CALORIA.
17) MISURA DI UNA VARIABILE DISCRETA.
Metodi Didattici
LEZIONI FRONTALI E ATTIVITÀ DI LABORATORIO
Verifica dell'apprendimento
DURANTE LO SVOLGIMENTO DEL CORSO È PREVISTA LA STESURA DI RELAZIONI DI GRUPPO RELATIVE ALLE ESPERIENZE DI LABORATORIO. IN OGNI RELAZIONE DOVRÀ ESSERE DESCRITTA LA MODALITÀ DI ESECUZIONE DELL’ESPERIMENTO (APPARATO SPERIMENTALE E METODI), DOVRÀ CONTENERE: I DATI SPERIMENTALI ORGANIZZATI IN TABELLE E GRAFICI, L’ELABORAZIONE E DISCUSSIONE DEI DATI E LE RELATIVE CONCLUSIONI. LA RELAZIONE VERRÀ UTILIZZATA PER VALUTARE LE CAPACITÀ OPERATIVE NELL’ ESECUZIONE DI ESPERIMENTI E NELL’APPLICAZIONE DEI METODI DI ELABORAZIONE DEI DATI SPERIMENTALI. PER ACCEDERE ALL’ESAME OCCORRE AVERE CONSEGNATO ALMENO L’80% DELLE RELAZIONI PREVISTE ED AVER PARTECIPATO AD ALMENO L’80% DELLE ESPERIENZE DI LABORATORIO.
L'ESAME PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI UNA PROVA SCRITTA ED UNA ORALE. PER ACCEDERE ALL'ORALE OCCORRE SUPERARE LA PROVA SCRITTA CON UN VOTO MINIMO DI 18/30 ED AVER RIPORTATO UNA VALUTAZIONE MINIMA DI 18/30 ALLE RELAZIONI. DURANTE LO SVOLGIMENTO DEL CORSO SONO PREVISTE DUE PROVE SCRITTE PARZIALI ESONERATIVE.
LA PROVA SCRITTA È TESA A VALUTARE LE CAPACITÀ NELLA RISOLUZIONE DI SEMPLICI PROBLEMI DI TEORIA DEGLI ERRORI DI MISURA, CALCOLO DELLE PROBABILITÀ, STATISTICA ED OTTICA GEOMETRICA.
LA PROVA ORALE, NELLA QUALE VIENE ANCHE RICHIESTO DI ILLUSTRARE UNA DELLE ESPERIENZE ESEGUITE IN LABORATORIO, È TESA AD APPROFONDIRE IL LIVELLO DELLE CONOSCENZE TEORICHE, L’AUTONOMIA DI ANALISI E GIUDIZIO, NONCHÉ LE CAPACITÀ ESPOSITIVE DELLO STUDENTE.
LA VALUTAZIONE DELLE PROVE TIENE CONTO DELL’EFFICIENZA DEI METODI UTILIZZATI, DELLA COMPLETEZZA ED ESATTEZZA DELLE RISPOSTE, NONCHÉ DELLA CHIAREZZA NELLA PRESENTAZIONE.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA INCERTEZZE NELL’APPLICAZIONE DEI METODI DI ELABORAZIONE DEI DATI SPERIMENTALI E HA UNA LIMITATA CONOSCENZA DEGLI ARGOMENTI TRATTATI NEL CORSO.
IL LIVELLO MASSIMO (30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEGLI ARGOMENTI TRATTATI. IL VOTO FINALE, ESPRESSO IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE, SI OTTIENE COME MEDIA DELLE PROVE.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI ED OPERATIVI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA.
NEL CASO IN CUI LO STUDENTE NON ABBIA RAGGIUNTO L’80% DELLE PRESENZE PREVISTE PER LE ESPERIENZE DI LABORATORIO È PREVISTA UNA PROVA PRATICA DI LABORATORIO INTEGRATIVA PER POTER ACCEDERE ALL’ESAME. DURANTE LA PROVA VIENE ASSEGNATO ALLA STUDENTE UN ESPERIMENTO DA ESEGUIRE IN LABORATORIO UTILIZZANDO LA STRUMENTAZIONE FORNITA DAL DOCENTE. LO STUDENTE DOVRÀ ESEGUIRE L’ESPERIMENTO E CONSEGNARE LA RELATIVA RELAZIONE. LA PROVA SI INTENDE SUPERATA SE VIENE RIPORTATA UNA VALUTAZIONE MINIMA DI 18/30.
Testi
G. CANNELLI, "METODOLOGIE SPERIMENTALI IN FISICA", EDISES (NAPOLI)
J.R. TAYLOR, "INTRODUZIONE ALL'ANALISI DEGLI ERRORI SPERIMENTALI", ZANICHELLI (BOLOGNA)
Altre Informazioni
INDIRIZZO DI POSTA ELETTRONICA DEL DOCENTE: NIGRO@SA.INFN.IT, ANIGRO@UNISA.IT
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2021-06-03]