Il corso è il primo insegnamento di Laboratorio e di Statistica che gli studenti frequentano dopo l'iscrizione al corso di Studi in Fisica.
Lo scopo del corso è quello di fornire agli studenti le basi del metodo sperimentale e le tecniche di analisi dei dati sperimentali.
Per ottenere tale obiettivo il numero di ore che lo studente frequenta il laboratorio è di 90 ore. Durante l'esecuzione delle esperienze lo studente è seguito dal docente e da un tutor. Inoltre, la presenza costante del tecnico di laboratorio rende le esperienze sempre fruibili e gli strumenti sempre funzionanti.
Alla fine del percorso di insegnamento lo studente sarà in grado di
L'insegnamento è suddiviso in lezioni frontali, che si terranno nella prima parte del corso, ed esperimenti da fare in laboratorio di norma nel periodo novembre-giugno.
Conoscenze di base di Matematica (elementi di analisi) e di Fisica 1.
È utile, e quindi fortemente consigliato, avere superato gli esami o aver studiato Fisica 1 e Analisi Matematica.
La frequenza in laboratorio è obbligatoria.
La frequenza alle lezioni frontali è di norma obbligatoria.
Durante il laboratorio sono raccolte firme di presenza.
L’assenza ingiustificata a piu’ del 25% delle esercitazioni di laboratorio escludera’ lo studente dalla possibilità di dare l'esame in quell'anno accademico.
Il corso è di 12 crediti. 132 ore di didattica tra lezioni in aula ed esercitazioni in laboratorio.
In particolare sono previste 42 ore di lezione in aula e 90 ore di esercitazioni guidate in laboratorio.
Analisi dei dati sperimentali e cenni di Statistica:
- Il Metodo Scientifico.
- La misura delle grandezze fisiche. Definizione (operativa) di grandezza e sua misura. Grandezze fondamentali e derivate. Unità di misura e sistemi di unità di misura: Il sistema internazionale.
- Presentazione delle misure e cifre significative. Leggere una formula e verificarne la sua correttezza (analisi dimensionale)
- Caratteristiche di uno strumento di misura
- Errori e/o incertezze. Errori sistematici e casuali.
- L'errore totale nelle misurazioni, errore relativo, grado di precisione.
- Misure singole e/o multiple. La migliore stima dell'errore (moda, mediana e media)
- Eventi casuali,variabili aleatorie- Definizione classica, frequentista e assiomatica di probabilità - probabilità totale, probabilità condizionata,probabilità composta
Popolazione statistica - campionamento - legge dei grandi numeri - densità di probabilità - momenti - •distribuzione di Student • teorema del limite centrale •
- Scarti, scarto quadratico medio, deviazione standard della popolazione, del campione e della media.
- Propagazione degli errori.
- Rappresentazione dei dati: tabelle, istogrammi e grafici.
- Istogrammi: dal discreto alla distribuzione limite.
- La distribuzione di Gauss come distribuzione limite per misure affette da errori casuali.
- La misura di una grandezza fisica influenzata da fenomeni casuali e stima del valore atteso.
- Misura in termini probabilistici.
- Cenni su teoria delle probabilità.
- Il criterio di massima verosimiglianza.
- Distribuzioni di probabilità: Gaussiana, Binomiale, di Poisson t-student, chi-quadro.
- Test del chi-quadro.
- Grafici e relazioni funzionali
Descrizione delle esperienze di laboratorio (12 ore fontali e in laboratorio)
Esperienze in laboratorio (78 ore ):
Dinamica del punto materiale e del corpo rigido
Misure di lunghezze: nonio, calibro, palmer • Piano inclinato • Dispositivo di Fletcher • Macchina di Atwood • Pendolo semplice • Pendolo composto, pendolo reversibile di Kater • Pendolo sferico, sferometro • Pendolo su arco • Pendolo di torsione •Ago di Maxwell • Molle • Momento d'inerzia di un volano • Energia cinetica di rotazione.
Meccanica dei continui deformabili
Picnometro • Bilancia di Mohr-Westphal •Viscosimetro di Ostwald - Stalagmometro •Tensiometro •Tubo di Venturi • Sedimentazione.
Termodinamica
Calorimetro delle mescolanze di Regnault • Propagazione del calore in una sbarra omogenea •-Equazione di stato del gas perfetto • Esperienza di Desormes e Clement • Tubo di Kundt
Verifica delle distribuzione di probabilità
Macchina di Galton
TESTI CONSIGLIATI per l'analisi dei dati e la statistica
TESTI CONSIGLIATI per la descrizione degli strumenti ed esperimenti
Matrice di covariaza, propagazione degli errori nelle misure indirette, test del Chi-quadro, domande sulla tesina di laboratorio presentata.
N.B. Questa lista non significa in nessun modo che queste saranno tutte o anche solo alcune delle domande che verrano proposte agli studenti durante la prova orale.