Laboratorio di Fisica con Elementi di Statistica -...
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Laboratorio di Fisica con Elementi di Statistica Corso A Organizzazione del corso Corso Annuale - 10 Crediti docenti: Franco Camera Giulia Luisa Masserini Paolo Piseri Marcello Fanti
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Laboratorio di Fisica
con Elementi di Statistica Corso A
Organizzazione del corso
Corso Annuale - 10 Crediti
docenti:
Franco Camera
Giulia Luisa Masserini
Paolo Piseri
Marcello Fanti
Laboratorio di Fisica con Elementi di Statistica Corso Annuale - 10 Crediti
48 ore di lezioni frontali Statistica (Masserini) , Introduzione alle
esperienze e all’analisi dei dati raccolti (Camera)
Lunedi 08:30 – 12:30
Attività in Laboratorio 1° Semestre: 3-4 sessioni x studente (3 turni)
Mercoledì Pomeriggio 14:30 – 18:30
Giovedì Pomeriggio 14:30 – 18:30
Venerdì Pomeriggio 14:30 – 18:30 Per informazioni e/o ricevimento studenti:
• [email protected] [email protected]
• [email protected] [email protected]
Testi Consigliati Taylor : Introduzione all’analisi degli errori (Zanichelli)
Gaetano Cannelli – Metodoligie Sperimentali in fisica (EdiSES)
Bevington-Robinson Data Reduction and Error Analysis (McGraw Hill)
http://lxmi.mi.infn.it/~camera/lab-fisica/
Informazioni, avvisi, materiali utili per il corso e per la
preparazione all’esame sono raccolti sul sito:
Esperienze Previste:
1° semestre (esperienze guidate)
• Analisi statistica del risultato del lancio di dadi (con modulo on-line per la raccolta dei
dati e analisi dati guidata; da consegnare entro febbraio)
• Misura di grandezze fisiche (con questionario on-line da compilare durante l’esperienza)
• Misura dell’accelerazione di gravità con il pendolo (con modulo on-line e relazione
secondo schema assegnato e traccia per l’analisi dati; da consegnare entro febbraio)
2° semestre (lavorerete autonomamente)
• Verifica della legge di Hooke per la forza elastica; misura della costante elastica di
molle, studio di oscillazioni smorzate e di risonanze (3 sessioni di laboratorio)
• Misura del momento di inerzia e verifica della conservazione del momento angolare
(2 sessioni di laboratorio)
• Verifica della legge di Coulomb per la forza elettrostatica; misura della permittività
dell’aria (1 Sessione di laboratorio)
• Onde acustiche stazionarie e misura della velocità del suono con il tubo di Kundt (3
sessioni di laboratorio)
In laboratorio occorre
• Arrivare puntuali e preparati.
• Verificheremo, nel caso, la preparazione dello studente
• Partecipare al lavoro del gruppo.
• Dovete toccare, girare, pigiare, provare, … fare il laboratorio
• Rispettare materiale e strumentazione messi a disposizione
• Al termine della sessione, riordinare il proprio banco lasciando tutto
esattamente come lo si è trovato
• Non lasciate lattine, bottiglie, carte e briciole
• Togliete il nastro adesivo applicato su sbarre, tavolo e altri oggetti
• Spegnete il PC
Calcolatore elettronico per attività in laboratorio
• Tutti i banchi in laboratorio sono attrezzati con PC (windows 7).
• Nel caso di alcune attività vi sarà richiesto di compilare moduli on-line con i dati
da voi raccolti e con i risultati di analisi preliminari.
• Sui PC è installato il software DataStudio® di PASCO®, in ambiente Windows®,
che serve ad acquisire dati dagli strumenti per applicazioni didattiche dello stesso
produttore.
• E’ possibile utilizzare il PC, anche con gli altri applicativi installati, per l’analisi
dati.
• I PC sono collegati in rete e ad internet per facilitare il trasferimento di dati e
informazioni. NON è ammesso l’uso di sistemi di messaggistica, chat, social
networks, etc.
• Non è ammessa l’installazione di software eseguibile da parte degli studenti
L’attività di laboratorio ha frequenza obbligatoria
• In caso di assenza l’esperienza DEVE essere recuperata (durante un altro
turno di laboratorio) entro un mese dalla data di assenza.
• In caso di assenze non recuperate, non potranno essere assegnate le
relazioni da portare all’orale e quindi non sarà possibile fare l’esame.
Esame: Concorrono alla valutazione:
• Impegno in laboratorio e puntualità nel rispettare le scadenze
• Schede consegnate (su: Dadi e Pendolo) - entro 28 Febbraio 2014
• Esito prova Scritta di statistica - a partire da Dicembre 2013
• Relazione su una esperienza - a partire da Maggio 2014
• Esito prova Orale - a partire da Maggio 2014
L’attività di laboratorio ha frequenza obbligatoria
• In caso di assenza l’esperienza DEVE essere recuperata (durante un altro
turno di laboratorio) entro un mese dalla data di assenza.
• In caso di assenze non recuperate, non potranno essere assegnate le
relazioni da portare all’orale e quindi non sarà possibile fare l’esame.
Esame: Concorrono alla valutazione:
• Impegno in laboratorio e puntualità nel rispettare le scadenze
• Schede consegnate (su: Dadi e Pendolo) - entro 28 Febbraio 2014
• Esito prova Scritta di statistica - a partire da Dicembre 2013
• Relazione su una esperienza - a partire da Maggio 2014
• Esito prova Orale - a partire da Maggio 2014
Non consegnando i template su Dadi e Pendolo entro il 28 febbraio 2014 :
• Non si potrà sapere la valutazione e visionare i template corretti
• Si dovrà consegnarle comunque i template prima prima dell’orale
• Si dovrà preparare una relazione aggiuntiva da portare l’esame orale
Tutte le relazioni e i template da consegnare (almeno 2 settimane prima dell’esame)
sono parte integrante dell’attività di laboratorio e NON sono da intendere come
responsabilità del gruppo, ma come compiti personali di ciascuno di voi!
Gruppi per attività di laboratorio
• divisi in gruppi di 4 persone
• E’ possibile indicare il turno di laboratorio preferito
• Iscrizione attraverso elenco appeso sulla porta del laboratorio
• Massimo 10 gruppi di 4 persone per sessione di laboratorio
• E’ possibile segnalare una preferenza per la composizione
dei gruppi
Tenteremo di accontentarvi, ma in ogni caso, la decisione finale per
la formazione dei gruppi sarà dei docenti
Nota Importante:
Per motivi organizzativi NON sono permessi trasferimenti da corso A a corso B e
viceversa.
In caso di particolari esigenze tuttavia, sono possibili degli scambi con studenti
assegnati all’altro corso. Mettetevi d’accordo tra di voi e quindi avvisate i docenti
(Camera-Maugeri) via e-mail specificando il nome e l’email degli studenti coinvolti
nello scambio.
Il nome e cognome scritto in stampatello e in maniera leggibile è obbligatorio.
Nella parte relativa alla composizione dei gruppi, inserite il numero corrispondente
alla posizione vostra e dei compagni scelti.
# COGNOME NOME
1 XXX X
2 YYY Y
3 ZZZ Z
4 ABC A
…
40
Gruppo Cognome 1 Cognome 2 Cognome 3
A n1 n2 n3
B
…
J
Come registrarsi ed esprimere la propria preferenza di gruppo:
Lezioni
Oggi - 30 Settembre 2013
- 07 Ottobre 2013
- 14 Ottobre 2013
- 21 Ottobre 2013 … etc etc
Inizio attività in laboratorio: da definire
- Verrà comunicata a lezione
Inizio Lezioni
Oggi - 30 Settembre 2013
- 07 Ottobre 2013
- 14 Ottobre 2013
- 21 Ottobre 2013 … etc etc
Inizio attività in laboratorio: da definire
Esami:
La prima prova in itinere di statistica (esame scritto) è prevista
poco prima in Natale.
Gli appelli scritti saranno uno a fine gennaio e forse uno a fine
febbraio.
Le date degli appelli scritti verranno messe in rete appena ci saranno comunicate
• Una settimana circa dopo l’appello scritto ci sarà il corrispondente appello orale
• La relazione sull’esperienza DEVE essere consegnata una settimana prima della
data dell’appello scritto associato all’appello orale.
• Relazioni consegnate in ritardo non daranno l’accesso all’orale
Nota Importante:
Ci sarà una/due prova in itinere e 6 appelli scritti di statistica:
• Fine Dicembre (prova in Itinere)
• Gennaio
• Febbraio
• Aprile (forse – prova in itinere)
• Giugno (1), Luglio (2), Settembre(1)
Vi consigliamo vivamente di fare lo scritto nell’intervallo tra il primo ed il
secondo semestre.
• Una buona conoscenza degli elementi statistica vi sarà molto utile e
vi farà risparmiare molto tempo durante l’attività di laboratorio del II
semestre
E’ meglio fare l’allenamento prima della partita non dopo !
A partire da marzo, insieme all’attività di laboratorio, vi sarà sempre
richiesto di compilare una scheda con un’analisi preliminare dei dati (di
gruppo, da consegnare entro la settimana successiva)
Laboratorio di Fisica
con Elementi di Statistica Corso A
Metodo Scientifico
1 - Osservazione / Esperimento
Si tratta di identificare le caratteristiche del fenomeno osservato, effettuando
delle misurazioni adeguate, con metodi esattamente riproducibili.
2 - Formulazione di una Ipotesi
3 - Verifica
4 - Formulazione di una legge
Metodo Scientifico
1 - Osservazione / Esperimento
Si tratta di identificare le caratteristiche del fenomeno osservato, effettuando
delle misurazioni adeguate, con metodi esattamente riproducibili.
2 - Formulazione di una Ipotesi
3 - Verifica
4 - Formulazione di una legge
“Scelta”
dello
Strumento
Analisi
Dati
Sintesi
“Relazione”
Esperimento o misura:
Raccolta
Dati
Attività sperimentale per un fisico significa:
In laboratorio e fuori:
• Analisi dell’apparato sperimentale in termini degli aspetti fisici che ne
determinano il funzionamento:
• Identificare tutti i fenomeni fisici che agiscono all’interno della procedura
sperimentale, e riconoscere approssimazioni e assunzioni considerate.
• Studiare tutti questi fenomeni in modo da saperne valutare e quantificare gli
effetti.
• Misura dell’osservabile:
• Accertarvi che i risultati che ottenete dagli strumenti di misura riflettano il
fenomeno che volete misurare e non altro.
• Analisi dati e confronto del risultato ottenuto con quello atteso:
• Capire come il significato della misura si trasmette attraverso la procedura di
analisi dei dati ed il loro trattamento in termini statistici.
un fisico sperimentale non si limita a usare degli strumenti
per ottenere misure
Obiettivi generali del corso
Formazione attraverso l’attività pratica per:
• descrivere in maniera appropriata un fenomeno fisico a partire
dall’osservazione, usando consapevolmente ed appropriatamente
gli strumenti pratici (apparati sperimentali e strumenti di misura,
tecniche di elaborazione dei dati) e quelli concettuali (definizioni,
approssimazioni e modelli).
• organizzare un esperimento e realizzarlo, tenendo nella corretta
considerazione (in relazione agli obiettivi) le incertezze e gli
aspetti statistici ad esse connessi.
• Interpretare e rappresentare correttamente il risultato di
un’operazione di misura di una grandezza fisica, anche in
relazione alla validazione o falsificazione di un modello.
Materiali a disposizione:
• Supporto, aste, morsetti, filo per sospensione del
pendolo, masse da sospendere
• Metro/Calibro
• Cronometro a fotocellula
• Goniometro
Esempio: Pendolo per la misura di g
2
24T
Lg
Posso usare l’esperimento per dare un valore a g attraverso la misura di L e T
se non ho compreso l’effetto di tutti gli elementi che distinguono il sistema
reale dal modello che la formula sottintende ?
Materiali a disposizione:
• Supporto, aste, morsetti, filo per sospensione del
pendolo, masse da sospendere
• Metro/Calibro
• Cronometro a fotocellula
• Goniometro
Da considerare:
• Attrito ?
• Vibrazioni o oscillazioni del supporto ?
• Possibile estensione del filo ?
• Massa non puntiforme ?
• Moto planare ?
• Torsioni e/o rotazioni legate al vincolo ?
• Ampiezza oscillazioni ?
• ………………………
Esempio: Pendolo per la misura di g
2
24T
Lg
Posso usare l’esperimento per dare un valore a g attraverso la misura di L e T
se non ho compreso l’effetto di tutti gli elementi che distinguono il sistema
reale dal modello che la formula sottintende ?
Laboratorio di Fisica 1
… e se l’esperimento “non viene” ?
Questo corso dovrà portarvi a riconoscere che questa affermazione,
così formulata, non ha alcun senso…
In ogni caso: Prima di considerare se ripetere una misura o un esperimento, se i risultati
appaiono sospetti:
• rivedere accuratamente i dati già acquisiti e tutta la procedura di analisi
utilizzata, per identificare la possibile origine del problema.
• riconsiderare tutti i fenomeni fisici che entrano in gioco e le approssimazioni e
considerazioni fatte
senza identifica il problema, rifacendo la misura si rischia di ripetere
semplicemente i medesimi errori e si riotteneranno i medesimi risultati…
