9796623 - LABORATORIO DI FISICA II M - Z
Modulo DIDATTICA FRONTALE

Il taglio  di questo corso  è di tipo sperimentale e applicativo. Obbiettivi formativi  specifici di questo corso  sono:

• Comprendere i fenomeni elettrici, magnetici e ottici in maniera sperimentale, pratica e operativa. Essere capaci di realizzare circuiti elettrici e dispositivi elettrici, magnetici e ottici e di effettuare misure di proprietà fisiche  e di caratteristiche tecniche.
• Acquisire  conoscenze di base sui principi di funzionamento delle  apparecchiature, metodi generali, e attitudini mentali utili a investigare fenomeni elettromagnetici e ottici anche diversi  da quelli già proposti nel corso.
• Acquisire  conoscenza di base e abilità  utili alla progettazione di dispositivi nuovi nello stesso campo.
• Acquisire  capacità di analizzare correttamente dati  sperimentali e di produrre una  relazione scientifica che  descriva l' esperimento eseguito, riporti i suoi risultati prodotti mediante tale  analisi e li sappia interpretare.
• Acquisire  la capacità di comunicare i risultati di un esperimento e/o di una  misura scientifica in maniera corretta, esaustiva, chiara e efficace.

Inoltre,  in riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso  contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

Conoscenza e capacità di comprensione:

• Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo.
• Capacità di schematizzare un fenomeno naturale in termini di grandezze fisiche  scalari e vettoriali. Capacità di impostare un problema utilizzando opportune relazioni fra grandezze fisiche  (di tipo algebrico, integrale o differenziale) e di risolverlo con metodi analitici  o numerici.
• Capacità di montare e mettere a punto semplici configurazioni sperimentali, e di utilizzare strumentazione scientifica per  misure termomeccaniche ed elettromagnetiche.
• Capacità di effettuare l'analisi statistica dei dati.

Capacità di applicare conoscenza:

• Capacità di applicare le conoscenze acquisite per  la descrizione dei fenomeni fisici utilizzando con rigore  il metodo scientifico.
• Capacità di progettare semplici esperimenti ed effettuare l'analisi dei dati  sperimentali ottenuti in tutte le aree di interesse della  fisica,  incluse quelle  con implicazioni  tecnologiche.

Autonomia di giudizio:

• Capacità di ragionamento critico.
• Capacità di individuare i metodi più appropriati per  analizzare criticamente, interpretare ed elaborare i dati  sperimentali.
• Capacità di individuare le previsioni di una  teoria o di un modello.
• Capacità di valutare l'accuratezza delle  misure, la linearità delle  risposte strumentali, la sensibilità e selettività delle  tecniche utilizzate.

Abilità comunicative:

• Capacità di esporre oralmente, con proprietà di linguaggio e rigore  terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.
• Capacità di descrivere in forma  scritta, con proprietà di linguaggio e rigore  terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.

Si alternano 3 cicli di lezioni in Aula con altrettanti cicli di esercitazioni pratiche in Laboratorio. Si inizia con un primo  periodo di lezioni in Aula a cui segue il primo  ciclo di esercitazioni in Laboratorio. Si prosegue con il secondo periodo di lezioni etc.

Durante i cicli di lezioni in Aula vengono presentati i principi di funzionamento di strumenti e introdotti alcuni  progetti di esperimenti scientifici volti alla riproduzione di fenomeni elettromagnetici e ottici, oppure alla verifica  di una  legge fisica o alla misura di una  grandezza fisica negli stessi campi. Specifico risalto  è dato  alla analisi  e presentazione dei dati  sperimentali che  saranno prodotti in Laboratorio.

Durante i cicli di esercitazioni pratiche in Laboratorio gli studenti svolgono praticamente gli esperimenti e eseguono effettivamente le misure, precedentemente introdotte in Aula.

6 CFU (corrispondenti a 7 ore ciascuno) sono dedicati a lezioni in Aula, per un totale di 42 ore, e 6 CFU (corrispondenti a 15 ore ciascuno) sono dedicati a esercitazioni in Laboratorio, per un totale di 90 ore. Il corso, di 12 CFU, corrisponde quindi complessivamente a 132 ore di attività didattiche.

Durante i periodi di lezioni in Aula NON si svolgono esercitazioni in Laboratorio. Durante i periodi di esercitazione in Laboratorio NON si svolgono lezioni in Aula.

Qualora l'insegnamento dovesse essere impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto indicato in precedenza, nel rispetto del programma previsto.

È indispensabile avere acquisito conoscenze di base della  teoria degli errori  e dei metodi di analisi  dei dati.

Sono importanti conoscenze di base di analisi  matematica, elettromagnetismo e ottica.

È utile,  e quindi fortemente consigliato, avere superato gli esami di tutti  i corsi di Fisica Generale.

La frequenza alle lezioni in Aula è di norma obbligatoria. La presenza alle sedute in Laboratorio è obbligatoria. Durante entrambe sono  raccolte firme  di presenza.

Le lezioni in Aula si tengono di norma 2 volta  la settimana, 2 ore ciascuna lezione.

Le sedute in Laboratorio si tengono di norma 3 volte  la settimana, 2 ore ciascuna seduta.

Descrizione e successiva esecuzione di 26 esperienze volte  alla misure di grandezze fisiche  e/o alla verifica  di leggi fisiche  nel campo dell' elettromagnetismo e dell' ottica. Analisi dei relativi  dati sperimentali.

Il programma dettagliato del corso  è riportato nella  Sezione "Programmazione".

Il docente non segue alcun  testo in particolare, ma utilizza materiale da diversi  testi. Le slides  delle lezioni sono  di norma sufficienti per  superare l' esame.

Le esperienze in laboratorio sono  corredate da esaurienti schede di istruzioni disponibili  anche sul sito del corso:  Schede.

Per approfondimenti in cui lo studente volesse impegnarsi, la seguente è una  selezione di testi  che possono essere consultati in quanto descrivono i metodi di analisi  dei dati,  alcuni  degli strumenti elettrici e ottici utilizzati  nel corso  e le relative procedure di misura:

A. FOTI, C. GIANINO: Elementi di analisi dei  dati sperimentali, Liguori Ed., Napoli

J. R. TAYLOR: Introduzione all'analisi degli errori, Zanichelli  Ed., Bologna

ISO(Int.Standard Org.): Guide to  the Expression of Uncertainty in Measurement, Ginevra

L. KIRKUP, B. FRENKEL: An Introduction to  Uncertainty in Measurement,  Cambridge University

Press

L. G. PARRAT: Probability and  Experimental Errors  in Science, Wiley & Sons  Inc.,N.Y. F. TYLER: A Laboratory Manual of Physics, Edward  Arnold Ed., London

M. SEVERI: Introduzione alla  sperimentazione fisica, Ed. Zanichelli, Bologna

E. ACERBI: Metodi e strumenti di misura, Città Studi Ed., Milano

G. CORTINI, S. SCIUTI: Misure ed  apparecchi di Fisica (Elettricità), Veschi Ed., Roma

R. RICAMO: Guida  alle esperimentazioni di Fisica,Vol. 2°, Casa  Editrice  Ambrosiana, Milano

F. W. SEARS: Ottica, Casa  Editrice  Ambrosiana, Milano

G. E. FRIGERIO: I laser, Casa  Editrice  Ambrosiana, Milano

L'esame prevede la valutazione di una  relazione su una  delle  esperienze eseguite in Laboratorio e una prova  orale.

Relazione: Alla fine dell’ultimo dei 3 cicli di esercitazioni in Laboratorio il docente assegna una esperienza a ogni studente, scelta tra tutte quelle  eseguite nei 3 cicli. Lo studente dovrà  redigere e inviare al docente entro un tempo stabilito dal docente (minimo  3 giorni lavorativi, con garanzia che  la scadenza ricadrà entro il periodo di Lezioni stabilito dall’ Ateneo  e non sforerà nel periodo di Esami), esclusivamente per  e-mail,  una  relazione sull' esperienza assegnata. I formati  accettati sono:  .doc,  .docx, .pdf. Si prega di attribuire al file, come nome del file, solo il proprio  cognome, per  esempio Terrasi.doc oppure Terrasi.docx oppure Terrasi.pdf.

È ovvio che  lo studente deve avere frequentato il Laboratorio e eseguito TUTTE le esperienze e raccolto e conservato i dati  sperimentali di tutte.

La relazione viene  valutata con un voto in trentesimi, che  viene  comunicato a ciascuno studente. Inoltre essa viene  commentata dal docente e re-inviata allo studente corredata dai suoi commenti. Nelle parti tecniche come Raccolta Dati e Analisi, la valutazione è principalmente legata alla presenza o meno di errori  o omissioni evidenziate dai commenti, e in misura minore allo stile della  presentazione e della scrittura. Nelle parti  introduttive (Introduzione, Descrizione Apparato Sperimentale, Esecuzione) è invece dominante il giudizio sulla qualità del contenuto e della  forma  e sarebbe vano  in generale ricercare il motivo  di una  votazione inferiore al massimo in un 'errore' evidenziato da un commento esplicito: sarebbe impossibile tradurre in commenti puntuali il fatto  che  un elaborato è poco  completo, o poco fluido, o poco  efficace. Nelle Conclusioni  si ha un misto  delle  due  situazioni: ci possono essere specifiche sviste o lacune a giustificare un voto inferiore al massimo, o semplicemente la mancanza o la minore adeguatezza di considerazioni e/o valutazioni che  normalmente vengono fatte o sviluppate meglio, o entrambe le cose. Non vi è alcuna soglia  sulla valutazione della  Relazione per  accedere alla prova  orale.

La relazione, e il suo voto,  sono  validi indefinitamente, cioè fino a quando il Prof. Costa  sarà titolare di questo insegnamento. In altre  parole lo studente può presentarsi per  la prova  orale  a un qualsiasi appello successivo all’ avvenuta valutazione della  sua  relazione. Non è prevista la ri-esecuzione ad hoc dell' esperienza assegnata.

Prova orale: verte su tutti  gli argomenti del corso  e può inoltre  includere una  discussione specifica della relazione.

Per superare la prova  orale,  lo studente deve mostrare di conoscere tutti  gli argomenti discussi e deve esporli  in maniera chiara e comprensibile a chiunque avesse le necessarie conoscenze preliminari ma non conoscesse già l’ argomento specifico. La votazione è proporzionale al grado con cui tali due  requisiti appaiono soddisfatti.

La durata tipica  della  prova  orale  va da 30 a 60 minuti,  con una  media di 40 minuti.

Il voto finale  tiene conto  sia della  valutazione della  Relazione che  della  valutazione della  prova  orale,  ma non è necessariamente una  rigorosa media aritmetica delle  due.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

DATE D'ESAME

Di norma, vengono fissati 8 appelli  in ogni Anno Accademico; consultare il Calendario di Esami del Corso di Laurea Triennale in Fisica: http://www.dfa.unict.it/corsi/L-30/esami .

Per quanto illustrato sopra, tali date si riferiscono esclusivamente alla prova  orale,  in quanto la relazione sarà già stata redatta durante gli ultimi giorni del periodo di lezioni dell’ Anno Accademico in cui il corso fu frequentato.

L’ esperienza su cui eseguire la relazione sarà una  qualsiasi delle  26 eseguite in Laboratorio. La scelta è effettuata esclusivamente dal docente con criteri  casuali al momento dell’ assegnazione.

Alcuni argomenti tipicamente oggetto di domanda durante la prova  orale  sono  i seguenti:

• Amperometri

• Amplificatore

• Bobine di Helmholtz

• Circuiti elettrici

• Circuito LC

• Circuito RC

• Circuito rifasatore

• Condensatori in serie e/o in parallelo

• Deflessione cariche e misura e/m

• Diodo a giunzione

• Diodo a vuoto

• Effetto  Hall

• Esperienza di Millikan

• Esperienze con luce polarizzata

• Filtri passa-alto e passa-basso

• Galvanometro balistico

• Generatori di tensione e corrente

• LED

• Lente  convergente

• Lente  divergente

• Misura f.e.m.  pila

• Misura sensibilità galvanometro

• Misura velocità della  luce

• Misure di lunghezza d'onda

• Misure di campo magnetico

• Misure di capacità

• Misure di resistenza con metodo volt-amperometrico

• Ohmetro

• Oscillatore a dente di sega

• Oscilloscopio

• Partitori  di tensione

• Ponte  di Wheatstone

• Potenziometro

• Raddrizzatore di tensione alternata

• Rappresentazione vettoriale delle  grandezze elettriche alternate

• Reostati

• Reostati a cassette

• Resistori in serie e/o in parallelo

• Risonanza in circuito  RLC

• Scarica di un condensatore attraverso una  resistenza

• Semiconduttori

• Shunt  per  amperometri

• Shunt  per  voltmetri

• Spettroscopio a prisma

• Spettroscopio a reticolo

• Strumenti analogici per  correnti alternate

• Strumenti digitali

• Transistors

• Triodo

• Variazione resistenza con la temperatura

• Voltmetro elettrostatico

• Voltmetro e sue  portate