Ateneo - UPO

Il corso si propone di rivisitare gli argomenti trattati nel corso di Fisica generale I, verificando sperimentalmente alcune delle leggi fisiche trattate oppure sfruttando tali leggi per misurare grandezze fisiche. Seguendo tale percorso lo studente viene introdotto alle tecniche di misura, analisi dati, valutazione dell'incertezza sperimentale e stesura di una relazione di laboratorio che sono alla base dell'indagine sperimentale. Argomenti: statistica descrittiva: media, mediana, moda, varianza, deviazione standard. Stima dell’incertezza nelle misure dirette: incertezze di tipo A e B. Stima dell’incertezza nelle misure indirette. Grafici, covarianza, coefficiente di correlazione lineare, regressione lineare. Elementi di probabilità, istogrammi, distribuzioni continue, la distribuzione gaussiana, intervalli fiduciari, accordo tra le misure. La correzione di Student.

John R Taylor,
Introduzione all'analisi degli errori -
Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche,
Terza edizione, Zanichelli 2023 - ISBN: 978880839966;
G. Cannelli, Metodologie sperimentali in fisica, Terza edizione, EdiSES 2010 – ISBN: 9788879596794;
G. Ciullo, Introduzione al Laboratorio di Fisica - Misure e Teoria delle Incertezze, Springer-Verlag Italia, Milano 2014 – ISBN: 978-88-470-5655-8.

Introduzione al metodo sperimentale. Approfondimento della conoscenza delle leggi fisiche studiate nell’insegnamento di “Fisica generale I” attraverso esperienze di laboratorio, applicazione delle competenze informatiche, di rappresentazione ed analisi dati acquisite nell’insegnamento “Laboratorio di programmazione e analisi dati”.

Non sono richieste conoscenze preliminari se non quelle previste per il superamento del test delle competenze; ci sono comunque dei collegamenti all’insegnamento di “Fisica generale I” svolto in parallelo e all’insegnamento di “Laboratorio di programmazione e analisi dati”.

Lezioni frontali su metodo sperimentale, incertezze di misura, trattamento statistico dei dati; esercitazioni al calcolatore sui metodi statistici, esercitazioni in laboratorio di fisica con esperienze di meccanica, termodinamica e fluidi.

Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni e mediante quiz di autovalutazione proposti sulla piattaforma D.I.R.

Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

Valutazione delle relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio. Valutazione sulla tenuta del quaderno di laboratorio.
Esame orale sulla fisica delle esperienze e sull’analisi statistica dei dati, discussione delle relazioni.
Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di conoscere e di aver compreso i concetti di base del corso e la loro applicazione alla raccolta dati sperimentali e alla successiva analisi. L’eccellenza viene raggiunta se le relazioni di laboratorio risultano perfette, dando prova di aver raggiunto un livello di conoscenza e abilità adeguato su tutto il programma del corso e dando prova di saper esporre in modo chiaro tutti gli argomenti richiesti durante la prova orale.

Il metodo sperimentale. Teoria della misura. Caratteristiche degli strumenti di misura. Statistica descrittiva. Stima delle incertezze in misure dirette. Elementi di teoria della probabilità. Distribuzione limite e curva gaussiana. Distribuzioni di probabilità di variabili casuali discrete e continue. Proprietà della distribuzione gaussiana. Esercitazioni al calcolatore sulle distribuzioni di probabilità. Momenti delle distribuzioni di probabilità, quantili e percentili. Test gaussiano per il confronto di due risultati. Test del chi-quadro. Introduzione al metodo dei minimi quadrati, applicazione alla regressione lineare. Stima delle incertezze in misure indirette. Intervalli fiduciari, correzione di Student. Distribuzione binomiale. Distribuzione di Poisson. Correlazioni, coefficiente di correlazione lineare, covarianza. Modello di Laplace degli errori casuali. Principio di massima verosimiglianza e derivazione del metodo dei minimi quadrati.
ESPERIENZE DI LABORATORIO:
Esperienze introduttive: 1) misura del periodo del pendolo semplice, 2) misura della velocità del suono.
Esperienze di meccanica:
1) Moto accelerato, 2) Attrito radente, 3) Costante elastica di una molla, 4) Misura di g con il pendolo composto, 5) Misure di densità.
Esperienze di termodinamica e fluidi:
1) Misure di calorimetria, 2) Legge del raffreddamento e transizioni di fase, 3) Leggi dei gas, 4) Misura della tensione superficiale, 5) Misure di viscosità e resistenza fluidodinamica.

- Conoscenza e comprensione: sicurezza in laboratorio, uso della strumentazione di laboratorio, approfondimento della conoscenza dei principi base della fisica classica, metodi statistici per la valutazione dell'incertezza sperimentale. Rafforzamento delle competenze informatiche.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di effettuare misure in condizioni controllate, di valutare l'incertezza associata, identificare problematiche sperimentali che influiscono sulla precisione ed accuratezza di misura e proporre miglioramenti nelle tecniche sperimentali. Applicare le competenze computazionali all'analisi dati. Capacità di lavorare in gruppo.
- Abilità comunicative: capacità di organizzare il lavoro di gruppo (anche in vista del futuro inserimento lavorativo), capacità di comunicare la procedura sperimentale e il risultato di un esperimento attraverso lo strumento della relazione di laboratorio, utilizzando testo, grafici e tabelle
- Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza del metodo sperimentale per affrontare con successo gli altri esami e il futuro lavoro in laboratorio. Capacità di identificare problemi nelle procedure sperimentali ed identificare risultati problematici.