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
Inoltre, in riferimento ai Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:
Conoscenza e capacità di comprensione:
Capacità di applicare conoscenza:
Autonomia di giudizio:
Abilità comunicative:
L'insegnamento è suddiviso in lezioni frontali, che si terranno nella prima parte del corso, ed esperimenti da fare in laboratorio nella seconda parte.
Le ore frontali sono dedicate al metodo di misura, analisi dati ed elementi di statistica. Sono previste esercitazioni durante le ore frontali allo scopo di preparare gli studenti ad eseguire correttamente le esperienze di laboratorio che faranno nella seconda parte dell'insegnamento.
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, comprende quindi complessivamente a 132 ore di attività didattiche.
Durante il corso saranno programmate visite guidate ai Lavoratori Nazionali del Sud e agli Enti di Ricerca che lavorano presso il Dipartmento di Fisica e Astronomia
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
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.
Le lezioni in Aula si tengono di norma 3 volta la settimana, 2 ore ciascuna lezione.
Le sedute in Laboratorio si tengono di norma 3 volte la settimana, 2 ore ciascuna seduta.
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 che comprendono sia la descrizione dei diversi esperimenti presenti in laboratorio che la presa e analisi dei dati
Analisi dei dati sperimentali e cenni di Statistica
Ore di laboratorio dedicate a: (24 ore fontali e in laboratorio)
Esperienze in laboratorio (66 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
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | tutti gli argomenti trattati | Taylor e Loreti |
2 | Piano inclinato | Ricamo 6.2 p. 89; Perucca ~ pp. 192, 214, 219, 224, 263, 497 |
3 | Dispositivo di Fletcher | Ricamo ~ 6.2 p. 90; Perucca ~ pp. 225, 265 |
4 | Macchina di Atwood | Ricamo ~ 6.2 p. 90 ; Perucca ~ pp. 224, 277, 308, 345 |
5 | Pendolo semplice | Ricamo ~ 6.3 p. 100; Perucca ~ pp. 193, 275; Tyler ~ p. 22 |
6 | Pendolo fisico piano (o pendolo composto) | Ricamo ~ 6.3 p. 99; Perucca ~ p. 313; Tyler ~ p. 24 |
7 | Pendolo sferico e su arco | Ricamo ~ 6.6 p. 110; Tyler ~ p. 28 |
8 | Sferometro | Ricamo ~ 3.2 p. 35; Perucca ~ p. 45; Tyler ~ p. 68 |
9 | Pendolo di torsione | Ricamo ~ 5.8 p. 82; Tyler ~ p. 42 |
10 | Ago di Maxwell | Tyler ~ p. (44), [34] |
11 | Molle | Ricamo ~ 5.1 p. 69; 6.9 p. 122; Perucca ~ pp. 38, 391, 378, 384; Tyler ~ p. 18 |
12 | Momento d’inerzia di un volano | Ricamo ~ 6.7 p. 113 Perucca ~ p. 307 Tyler ~ p. 34 |
13 | Energia cinetica di rotazione | Perucca ~ p. 309; Tyler ~ p. 32 |
14 | Quinconce di Galton | Giornale di Fisica XIX (1978), p. 54; http://cirdis.stat.unipg.it/files/macchina_galton/macchina_galton/index.html |
15 | Calorimetro delle mescolanze di • Regnault | Ricamo ~ 8.10 p. 167; Perucca ~ p. 659 |
16 | Propagazione del calore in una sbarra omogenea | Perucca ~ p. 680 |
17 | Picnometro | Ricamo ~ 4.8 p. 60; Perucca ~ pp. 86, 88; Tyler ~ p. 12 |
18 | Bilancia di Mohr-Westphal | Ricamo ~ 4.9 p. 62 • Perucca ~ p. 88 |
19 | Sedimentazione | Ricamo ~ 7.15 p. 150 • Perucca ~ p. 493 Tyler ~ p. 64 |
20 | Viscosimetro di Ostwald | Ricamo ~ 7.12 p. 146 • Perucca ~ pp. 374, 486 |
21 | Tensione superficiale | Ricamo ~ 7.6 p. 133 Perucca ~ pp. 436, 451 Tyler ~ p. 58 |
22 | Tubo di Venturi | Ricamo ~ 7.8 p. 136 Perucca ~ pp. 474, 478 |
23 | Verifica delle leggi dei gas | Ricamo ~ 8.7 p. 163; 8.8 p. 164 • Perucca ~ pp. 616, 618, 644 |
24 | Esperienza di Clement-Desormes | Perucca ~ p. 704 Tyler ~ p. 140 |
25 | Tubo di Kundt | Ricamo ~ 9.2 p. 180; Perucca ~ pp. 522, 579, 705 • Tyler ~ p. 110 |
Gli studenti da gennaio a giugno eseguiranno (in gruppi di 3 o 4 persone) la presa e l’analisi dei dati di alcune esperienze presenti in laboratorio assistiti dal docente.
Ogni gruppo sarà impegnato su 6 esperienze di laboratorio secondo un calendario che verrà reso disponibile entro il mese di dicembre.
Ogni gruppo potrà scegliere un’esperienza (As) dalla tabella A e un’esperienza (Bs) dalla tabella B, avendo cura di fare scelte diverse da quelle degli altri gruppi. Nel caso in cui non si raggiungesse un accordo, sarà il docente a dirimere le controversie.
Le rimanenti quattro esperienze (A1, A2, A3, A4) saranno assegnate dall’insegnante, prendendole dalla tabella A
Ogni gruppo avrà tempo di acquisire i dati relativi dell’esperienza scelta As entro la fine del primo periodo didattico (fine gennaio). Subito dopo la fine del primo periodo didattico (metà Febbraio) dovrà consegnare una relazione (unica per il gruppo) su detta esperienza As.
Questa relazione costituirà la prova in itinere.
Tali relazioni saranno corrette e discusse con gli studenti in aula alla ripresa delle lezioni del secondo periodo didattico; gli studenti riceveranno tutte le indicazioni e i suggerimenti richiesti anche nella fase di acquisizione ed elaborazione dei dati.
Durante il secondo periodo didattico, gli studenti saranno impegnati sulle altre cinque esperienze, secondo il calendario che sarà loro fornito. In questa fase le indicazioni dell’insegnante riguarderanno solo questioni generali; ogni gruppo dovrà lavorare autonomamente, facendo tesoro di quanto appreso già con la prima esperienza. Inoltre tutti gli studenti dovranno prendere i dati dell’esperimento di Galton ed elaborarli. I risultati saranno discussi in aula.
Lo studente iall’esame sosterrà una prova pratica individuale di laboratorio su un’esperienza sorteggiata tra le quattro (A1, A2, A3, A4), assegnate dall’insegnante al suo gruppo. Su tale esperienza consegnerà una relazione con un’analisi dei dati completa, che verrà discussa durante l’esame orale.
Prova orale: verte su tutti gli argomenti del corso e sulle esperienze spiegate dal docente durante il corso, anche se non si sono fatti esperimenti su queste. Ci sarà una ampia e dettagliata discussione sulla relazione presentata
Tabella A
Tabella B
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
DATE D'ESAME
Di norma, vengono fissati 7 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 pratica. Considerando la preparazione della relazione di laboratorio e la correzione da parte del docente, l'orale sarà fatto circa 15 /20 giorni dopo la prova pratica.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Le domande di seguito riportate non costituiscono un elenco esaustivo ma rappresentano solo alcuni esempi.
Matrice di covariaza, propagazione degli errori nelle misure indirette, test del Chi-quadro, domande sulla tesina di laboratorio presentata.
NB: questa lista non significa in nessun modo che queste saranno tutte o solo alcune delle domande che verranno proposte agli studenti durante la prova orale.