Scheda Insegnamento: COMPLEMENTI E LABORATORIO DI FISICA A.A. 2017/2018
  • Corso di Laurea: SCIENZE AMBIENTALI (L-32 Civitavecchia)
  • Codice: 14750
  • Crediti: 7
  • Anno Off. Formativa: 2017/2018
  • Anno di Corso: 2
  • Erogazione: I semestre
  • Docente: INES DELFINO

Programma

Obiettivi formativi
Lo scopo del corso è fornire agli studenti le nozioni di base di fisica introdotte durante il primo anno e gli strumenti necessari per progettare e realizzare un esperimento scientifico ed analizzare i dati ottenuti mediante i più opportuni strumenti di analisi statistica (utilizzando metodi grafici e analitici). Il corso si prefigge di far acquisire agli studenti la capacità di esporre oralmente un argomento e di redigere una relazione scientifica. Ciò all'interno di una semplice, ma rigorosa trattazione modellistica e matematica volta a familiarizzare gli studenti con rappresentazioni grafiche e stime delle scale delle grandezze e dei fenomeni fisici.

Risultati di apprendimento attesi
Conoscenze e capacità di comprensione
al termine dell’attività formativa la persona saprà: A) definire la misura di una grandezza fisica in maniera diretta e indiretta; B) descrivere una grandezza fisica attraverso metodi numerici e grafici, lineari e non lineari; C) identificare le giuste equazioni dimensionali e il sistema di unità di misura; D) descrivere il funzionamento di uno strumento e metterne in luce le proprietà; E) distinguere errori sistematici e casuali degli strumenti di misura nella loro rappresentazione assoluta e relativa; F) definire una propagazione dell'errore in grandezze derivate; G) definire le cifre significative di una misura; H) delineare il concetto di distribuzione di probabilità; I) identificare un intervallo di confidenza; L) effettuare un confronto tra risultati sperimentali; M) progettare un esperimento di meccanica, di calorimetria e riguardante lo studio dei circuiti in corrente continua in grado di determinare con buona approssimazione alcune costanti fondamentali della fisica o proprietà fisiche degli apparati; N) scrivere un report scientifico che dia in maniera chiara, completa e sottoponibile a immediato controllo il protocollo e i dati raccolti.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Al termine di questa attività didattica, in un contesto di esercitazione o esame, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di sapere: A) associare le grandezza da misurare alle leggi fisiche che descrivono il sistema; B) stimare gli effetti che modificano il valore aspettato della grandezza misurata all'interno dell'approssimazione vigente per l'applicazione della legge; C) effettuare un esperimento e le condizioni ottimali per l'ottenimento di una misura; D) dare un valore di incertezza ad una misura comunque precisa da lui effettuata; E) valutare analiticamente come l'errore si propaghi su grandezze indirettamente misurate; F) scegliere il modo più efficace per ottenere il valore da misurare che sia affetto dal minimo errore casuale e da incertezze sistematiche; G) analizzare attraverso la statistica la significatività dei risultati.
Autonomia di giudizio
Al termine di questa attività didattica, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di: A) saper scegliere una condizione di lavoro o una approssimazione per la verifica sperimentale di una legge fisica; B) formulare e sostenere ipotesi appropriate sul tipo di esperimento più adatto ad ottenere un risultato sperimentale; C) applicare i protocolli più opportuni per aumentare la sensibilità della misura; D) applicare i protocolli più opportuni per ridurre gli errori accidentali e sistematici.
Abilità comunicative
Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di descrivere in un report scientifico la legge fisica oggetto dell'esperienza, le condizioni sperimentali e la teoria più adatta alla determinazione della misura della grandezza fisica, la raccolta dei dati e l'analisi statistica. Le abilità comunicative saranno verificate attraverso la valutazione delle relazioni che ciascun gruppo di studenti dovrà svolgere per relazionare in merito agli esperimenti svolti durante il corso. Saranno poi verificate in sede di esame.
Capacità di apprendere
Al termine di quest’attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di utilizzare il metodo sperimentale appreso per investigare le caratteristiche di altri sistemi diversi da quelli presi in considerazione durante questo corso.


Programma

TEORIA
Complementi di Fisica
Legge di Ohm. Legge delle maglie, legge dei nodi. Risoluzione di circuiti in cc.
Condensatori in serie ed in parallelo,
Elementi circuitali reali ed ideali.
Effetto fotoelettrico. Cenni di fisica moderna. Dualismo onda-particella. Teoria quantistica e modelli dell'atomo. Atomo di Bohr. Molecole e solidi.
Relazione di de Broglie. Principio di indeterminazione di Heisenberg.
Principio di funzionamento del laser. Caratteristiche ed applicazioni dei laser.
Nucleo e radioattività. Decadimento radioattivo.
Effetti biologici delle radiazioni.

Metodi e strumenti di misura di grandezze fisiche e metodi di analisi di dati sperimentali
Misura di una grandezza.
Caratteristiche strumenti di misura.
Intervallo di confidenza
Errori sistematici, errori di lettura, errori casuali, errori relativi, cifre significative, propagazione degli errori.
Cifre significative e intervallo di confidenza,
Cifre significative ed errore relativo,
Rappresentazione risultati: troncamento e arrotondamento,
Tabelle di misure sperimentali
Rappresentazione grafica di dati sperimentali.
Misure ripetute.
Istogrammi.
Media, media pesata, deviazione standard.
Probabilità. Distribuzioni e distribuzioni limite.
Distribuzione Gaussiana.
Limite di confidenza.
Funzione degli errori,
Rigetto dei dati, Criterio di Chauvenet.
Confronto tra dati sperimentali e modelli teorici.
Procedure di fit. Principio di massima verosimiglianza.
Fit lineare. Metodo dei minimi quadrati.
Covarianza. Coefficiente di correlazione lineare.
Adattamento del metodo dei i minimi quadrati ad altre curve.
Fit pesati.
Linearizzazione di una funzione e metodo dei minimi quadrati
Test di ipotesi. Test del chi2.
Distribuzione di Poisson.
Strumenti di misura di correnti, d.d.p, resistenze
Generatori di tensione (reali ed ideali) in ca e cc
Principio di funzionamento del multimetro.
Utilizzo del multimetro per misure di resistenze, correnti, differenze di potenziale.
Corrente alternata e strumenti di misura.
Misura delle dosi di radiazioni ionizzanti.
Strumenti di misura delle radiazioni ionizzanti.
Principio di funzionamento del contatore Geiger.
Norme generali di sicurezza in laboratorio

ESPERIENZE di LABORATORIO
Statistica
Misura dell'accelerazione di gravità con il pendolo semplice
Misura del calore specifico di un corpo
Misura di una resistenza mediante ohm-metro e con il metodo volt-amperometrico.
Misura della lunghezza focale di una lente convergente
Decadimenti radioattivi

Testi consigliati

Testi consigliati:
- Taylor, "Introduzione all?analisi degli errori", Casa Editrice Zanichelli.
- D.C.Giancoli, "Fisica con Fisica Moderna", Casa Editrice Ambrosiana.

Propedeuticità

Nessuna (E' preferibile aver superato gli esami di Fisica e Matematica)

Frequenza

Facoltativa

Metodologia didattica

Ore lezione: 32

Valutazione del profitto

Prova in itinere, prova scritta, prova orale, prova pratica

Descrizione dei metodi di accertamento

LL'esame si svolge nelle forme stabilite dall'art. 23 del Regolamento Didattico di Ateneo. Del suo svolgimento viene redatto apposito verbale, sottoscritto dal Presidente e dai membri della commissione e dallo studente esaminato. Il voto è espresso in trentesimi, con eventuale lode. Il superamento dell'esame presuppone il conferimento di un voto non inferiore ai diciotto/trentesimi e comporta l'attribuzione dei corrispondenti crediti formativi universitari. Nella valutazione delle prova e nell’attribuzione del voto finale si terrà conto: del livello di conoscenza dei contenuti dimostrato (superficiale, appropriato, preciso e completo, completo e approfondito), della capacità di applicare i concetti teorici (errori nell'applicare i concetti, discreta, buona, ben consolidata), della capacità di analisi, di sintesi e di collegamenti interdisciplinari (sufficiente, buona, ottima), della capacità di senso critico e di formulazione di giudizi (sufficiente, buona, ottima), della padronanza di espressione (esposizione carente, semplice, chiara e corretta, sicura e corretta). Per accertare le competenze, l'esame prevede una prova pratica (o la partecipazione, con profitto, alle attività di laboratorio che si svolgono durante il corso), una prova scritta e una successiva prova orale. In particolare, l'eventuale prova pratica consiste nello svolgimento nel laboratorio didattico di una delle esperienze di laboratorio svolte durante il corso e nella stesura della relativa relazione di laboratorio (con relativa analisi dei dati). La prova scritta, che può essere sostenuta solo dopo aver superato la prova partica, consiste in un esercizio di analisi dati (di dati forniti nel testo) con i metodi in programma e in un esercizio di fisica moderna. L'ammissione alla prova orale è subordinata al conseguimento della sufficienza (almeno 18/30) nella prova scritta e nella prova pratica (o nelle relazioni svolte durante il corso sulle esperienze di laboratorio seguite). Alla prova orale viene attribuito un voto in trentesimi. Il voto finale deriverà dalla media dei voti risultanti dalla prova scritta e dalla prova orale.
Il superamento della prova pratica (o la partecipazione, con profitto, alle attività di laboratorio che si svolgono durante il corso) vale per tutta la durata della carriera dello studente.
Il superamento della prova scritta ha validità nell’ambito della sessione in cui è ottenuto.
Nella stessa sessione si può partecipare ad appelli per la prova scritta tra cui intercorrano almeno 21 gg.
Durante il corso vengono svolte delle prove in itinere per gli studenti frequentanti. Il superamento delle prove in itinere consente l’esonero dalla prova scritta e la verifica di parte del programma, che, quindi non sarà poi oggetto di verifica durante la prova orale.

Luogo lezioni

P.zza Verdi n.1, Civitavecchia (RM)

Orario lezioni

L'orario è pubblicato sul sito del corso di studio alla voce "Orario delle lezioni"

Comunicazioni

Dal 03/10/17 al 22/12/17 l’orario di ricevimento della Prof.ssa Delfino sarà il seguente
Presso il Campus Riello, Viterbo
Lunedi 17:00 – 18:00 a Viterbo, presso lo studio al Blocco E del Campus Riello

Presso il Polo Didattico di Civitavecchia
Lunedi 11:30-12:30 a Civitavecchia, presso il Polo Didattico
Martedi 13:30 – 14:30 a Civitavecchia, presso il Polo Didattico

In generale, durante il periodo delle lezioni del I Semestre: In base all’orario ed al calendario delle lezioni, verranno definiti due giorni presso la sede di Civitavecchia e due presso la sede di Viterbo durante i quali il docente riceverà gli studenti nello studio (Sede di Viterbo, Campus Riello, Blocco E) o in un locale della sede di Civitavecchia, per due ore al giorno, per spiegazioni o chiarimenti. Durante gli altri periodi è possibile fissare su appuntamento, contattando il docente via mail.
Recapito mail: delfino@unitus.it