B026166 - LABORATORIO DI FISICA I - LABORATORIO

Italiano

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

5 esperienze di laboratorio (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)

Dispense fornite dai docenti e
scaricabili dal sito web del corso:
http://e-l.unifi.it
e parzialmente:
John R. Taylor, Introduzione all'analisi degli errori
M. Ageno, Elementi di Fisica
R. Feynmann, The Feynmann lectures on Physics

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.

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.

Nessuno

Nessuno

CFU: 9
Numero di ore totali del corso: 225
Numero di ore relative alle attività in aula: 84
Numero di ore relative ad attività di esercitazioni (in laboratorio e in campo): 24
Numero di ore per prove in itinere: 4

CFU: 3

Numero di ore totali del corso: 75

Numero di ore relative alle attività in laboratorio: 24

Ricevimento studenti
O.Adriani: Lunedi’ 15.00-17.00 o per appuntamento (055-4572344 o 055-4572653)
P. Pietrini: Lunedi’ 14.30-16.30 presso la Sezione di Astronomia (Largo E. Fermi 2, Firenze) o per appuntamento (0552755231; ppietrini@arcetri.astro.it) al Dipartimento di Fisica e Astronomia (via Sansone 1, Sesto)

Ricevimento studenti previo appuntamento:
O.Adriani: oscar.adriani@unifi.it
P. Pietrini:
paola.pietrini@unifi.it
Sito web: http://e-l.unifi.it

In entrambe le parti esiste l'obbligo di
frequenza che viene assolto a seguito della presenza in laboratorio nei turni di esperienza (uno per la prima parte, almeno tre su quattro per la seconda parte).
E’ possibile seguire due diverse procedure.
Procedura standard
L'accreditamento di tutti e 9 i CFU 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 5 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, è prevista una procedura alternativa.
Procedura alternativa
Questa procedura consente allo studente di sostituire la procedura standard con un test scritto parziale alla fine della prima parte, la consegna di alcune relazioni/tabulati (una parte delle quali dovrà raggiungere una valutazione almeno sufficiente) delle due parti e una prova orale finale. In pratica questo si concretizza come segue:
Lo 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 quattro o più relazioni/tabulati delle esperienze di
laboratorio entro una settimana dalla data della loro esecuzione, riceve una valutazione positiva (almeno sufficiente) su almeno quattro 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 perderà 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.

Per il corso nel suo complesso esiste l'obbligo di
frequenza che viene assolto a seguito della presenza in laboratorio nei turni di esperienza (uno per la prima parte, almeno tre su quattro per la seconda parte).
E’ possibile seguire due diverse procedure di esame.
Procedura standard
L'accreditamento di tutti e 9 i CFU 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 5 esperienze svolte durante l'anno e su argomenti inerenti
al corso (propagazione degli errori,
approssimazioni numeriche, ecc.).
Gli appelli di esame 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, è prevista una procedura alternativa.
Procedura alternativa
Questa procedura consente allo studente di sostituire la procedura standard con un test scritto parziale alla fine della prima parte, la consegna di alcune relazioni/tabulati (una parte delle quali dovrà raggiungere una valutazione almeno sufficiente) delle due parti e una prova orale finale. In pratica questo si concretizza come segue:
Lo 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 quattro o più relazioni/tabulati delle esperienze di
laboratorio entro una settimana dalla data della loro esecuzione, riceve una valutazione positiva (almeno sufficiente) su almeno quattro 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 perderà 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.

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 unità di misura. Unità di misura, dimensioni e fattori di conversione delle 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, sensibilità, riproducibilità, 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.

Seconda parte
Esperienze di Meccanica:
Rotolamento di una sfera su un piano
inclinato e misura di g.
Il pendolo come preciso strumento per la misura di g.
Bilancia elettronica e misura della densità relativa di un liquido e di un solido (metodo del picnometro).
Catetometro, misure di costanti elastiche (flessione di una sbarra, pendolo di torsione) (cenni di elasticità, ecc).
Misura del momento di inerzia di un volano.

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 unità di misura. Unità di misura, dimensioni e fattori di conversione delle 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, sensibilità, riproducibilità, 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.
Seconda parte
Esperienze di Meccanica:
Rotolamento di una sfera su un piano
inclinato e misura di g.
Il pendolo come preciso strumento per la misura di g.
Bilancia elettronica e misura della densità relativa di un liquido e di un solido (metodo del picnometro).
misure di costanti elastiche (flessione di una sbarra, pendolo di torsione) (cenni di elasticità, ecc).
Misura del momento di inerzia di un volano.