B006509 - ESPERIMENTAZIONI I A

Grandezze fisiche: definizione operativa, equazioni dimensionali, sistemi di unita’ di misura. Misure in fisica: errori sistematici e casuali. Analisi statistica dei dati sperimentali. Distribuzione di Gauss. Metodo dei Minimi quadrati. Esperienze di meccanica.

Dispense fornite dai docenti e scaricabili dal sito Internet:http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/dispensea.html
e parzialmente:
· ``Introduzione all'analisi degli errori'' - John R. Taylor - Zanichelli (Bo)
· ``Elementi di Fisica'' - M. Ageno - Boringhieri (To)
· ``Esercizi di Fisica'' - M. Giovannozzi, P. Sona
· ``Fondamenti di Fisica'' - D. Halliday, R. Resnick, J. Walker - CEA (Mi)

Conoscenze: Introduzione alla misura di grandezze fisiche, sia dal punto di vista sperimentale che da quello dell'analisi dei dati raccolti.
Competenze acquisite :Comprensione del processo di misura di una grandezza fisica. Propagazione degli errori. Migliore stima del valore vero di una grandezza misurata indirettamente e del relativo errore sulla base di misure dirette con strumentazione di laboratorio. Utilizzo della strumentazione di laboratorio per quanto riguarda la parte di meccanica (calibri, compassi di Palmer, bilancia elettronica, strumenti per misure di tempo etc)
Capacità acquisite al termine del corso: Messa a punto, acquisizione misure e rielaborazione dei dati di un semplice esperimento di laboratorio.

Numero di ore totali del corso: 225
Numero di ore per studio personale e altre attivita’ formative di tipo individuale: 113
Numero di ore relative alle attività in aula: 84
Numero di ore relative ad attività di laboratorio (lezioni in laboratorio): 0
Numero di ore relative ad attività di esercitazioni (in laboratorio e in campo): 24
Numero di ore relative ad attività seminariali: 0
Numero di ore relative ad attività di stage: 0
Numero di ore per prove in itinere: 4

In entrambi i moduli (Esperimentazioni IA e Esperimentazioni IB) esiste l'obbligo di frequenza che viene assolto a seguito della presenza in laboratorio nei turni di esperienza (almeno tre su cinque per Esperimentazioni IA, almeno due su tre per Esperimentazioni IB).
Orario di ricevimento
Andrea Stefanini (3 CFU, I Semestre)e-mail: stefanini@fi.infn.itOscar Adriani (6 CFU, II Semestre)e-mail: adriani@fi.infn.itRicevimento studentiO.Adriani: Lunedi’ 15.00-17.00 o per appuntamento (055-4572344 o 055-4572653)A. Stefanini: Lunedi’ 14.30-16.30 o per appuntamento (0554572269)

In entrambi i moduli (Esperimentazioni IA, Esperimentazioni IB) esiste l'obbligo di frequenza che viene assolto a seguito della presenza in laboratorio nei turni di esperienza (almeno tre su cinque per Esperimentazioni IA, almeno due su tre per Esperimentazioni IB).E’ possibile seguire due diverse procedure.Procedura standard L'accreditamento di tutti e 12 i CFU (Esperimentazioni IA + Esperimentazioni IB) e la valutazione associata (in trentesimi) avviene di norma mediante il superamento di una prova pratica individuale (prova pratica standard) e di un orale (orale standard) individuali, che vertono sulle 8 esperienze svolte durante l'anno e su argomenti inerenti al corso (propagazione degli errori, approssimazioni numeriche, ottica geometrica, ecc.).Gli appelli di esame (2 per sessione) per queste prove standard si svolgono nelle sessioni successive all'assolvimento dell'obbligo di frequenza. Allo scopo di aiutare l'acquisizione di crediti da parte dello studente e per rendere possibile la diluizione dello sforzo durante il periodo in cui lo studente segue gli insegnamenti ed esegue le esperienze del corso, e` prevista una procedura alternativa. Procedura alternativaQuesta procedura consente allo studente di sostituire la procedura standard con un test scritto parziale alla fine della prima parte di Esperimentazioni I A, la consegna di alcune relazioni/tabulati (una parte delle quali dovra’ raggiungere una valutazione almeno sufficiente) dei due corsi e una prova orale finale. In pratica questo si concretizza come segue: Esperimentazioni IALo studente ottiene una valutazione (auspicabilmente, ma non necessariamente, positiva) nella prova scritta prevista alla fine della prima parte; lo studente, appartiene ad un gruppo che ha consegnato tre o più relazioni/tabulati delle esperienze di laboratorio entro una settimana dalla data della loro esecuzione, riceve una valutazione positiva (almeno sufficiente) su almeno tre di esse.Esperimentazioni IBLo studente, appartiene ad un gruppo che ha consegnato due o più relazioni/tabulati delle esperienze di laboratorio entro una settimana dalla data della loro esecuzione, riceve una valutazione positiva (almeno sufficiente) su almeno due di esse.Se sono soddisfatte le condizioni sopra riportate per i due moduli, lo studente può accedere alla prova orale finale senza bisogno di superare la prova pratica prevista dalla procedura standard. Lo studente perdera’ i benefici della procedura alternativa dopo aver fallito due volte la prova orale e comunque dopo l'ultimo appello della sessione di settembre immediatamente successiva all'assolvimento dell'obbligo di frequenza del corso.

Esperimentazioni IA- prima parte
Definizione operativa di grandezze fisiche. Il concetto di lunghezza; piano e regolo fisico, misure di lunghezza. Misure di un angolo piano e solido.Il concetto di intervallo di tempo. Il concetto di massa, sua misura. Concetto fisico di forza, misura pratica delle forze. Grandezze primitive e derivate, equazioni dimensionali. Sistemi di unita’ di misura. Unita’ di misura, dimensioni e fattori di conversionedelle grandezze fisiche della meccanica e della termodinamica. Rappresentazione numerica di misure di grandezze fisiche. Ordine di grandezza e cifre significative. Approssimazioni e loro precisione relative.Cifre significative nelle operazioni numeriche. Valori approssimati delle funzioni. Tabelle e grafici. Misure assolute, relative, con apparecchi tarati. Scale ed indici, il nonio. Varie caratteristiche di uno strumento (prontezza, portata, sensibilita’, riproducibilita’, ecc).Errori sistematici. Calibro e palmer. Migliori stime del valore misurato e dell’incertezza di misura. Propagazione degli errori nel caso di misura indiretta. Determinazione grafica della relazione fra due grandezze fisiche. Errori casuali e loro distribuzione ”empirica”; rappresentazione tramite la funzione di Gauss.Valore medio e deviazione standard in una distribuzione gaussiana, loro significato.La funzione erf(x).Stime del valore medio e della deviazione standard di una serie di misure.Limite di confidenza di una distribuzione normale. La propagazione degli errori nel caso di grandezze affette da errori casuali. Errore quadratico medio della media. Rigetto dei dati, criterio di Chauvenet. Distribuzione binomiale. Distribuzione di Poisson. Metodo dei minimi quadrati. Covarianza e coefficiente di correlazione.
Esperimentazioni IA- seconda parte
Esperienze di Meccanica:
1) Rotolamento di una sfera su un piano inclinato e misura di g.
2) Il pendolo come preciso strumento per la misura di g.
3) Bilancia elettronica e misura della densita’ relativa di un liquido e di un solido (metodo del picnometro).
4) Catetometro, misure di costanti elastiche (flessione di una sbarra, pendolo di torsione) (cenni di elasticita’, ecc).
5) Misura del momento di inerzia di un volano.