Obiettivi formativi
Il Corso intende condurre lo studente ad un livello di conoscenza delle metodologie di misura tali da consentirgli di gestire con autonomia semplici esperienze di laboratorio per la determinazione di quantità meccaniche e calorimetriche. Inoltre si propone di fornire allo studente una conoscenza di base della teoria degli errori con elementi di teoria delle probabilità e delle variabili stocastiche.
Prerequisiti
Conoscenza di alcuni fondamenti della matematica elementare: algebra, trigonometria, elementi di geometria analitica, elementi di calcolo differenziale ed integrale. Conoscenza dei concetti fondamentali della cinematica e della dinamica del punto materiale, calorimetria.
Contenuti dell'insegnamento
1. La misura: misure dirette ed indirette, unità di misura, gli strumenti di misura, caratteristiche e criteri di scelta degli strumenti di misura, sensibilità, precisione, prontezza, dinamica, errori di misura e loro rappresentazione, errori sistematici e casuali, intervalli di confidenza.
2. Studio delle incertezze nelle misure fisiche: trattamento statistico dei dati e loro rappresentazione,
propagazione degli errori, analisi statistica degli errori casuali, distribuzioni di frequenze, distribuzione Normale, rigetto dei dati, medie pesate, metodo dei minimi quadrati e regressioni, covarianza e correlazione, test di consistenza per una distribuzione.
3. Cenni di teoria delle probabilità: statistica e probabilità, variabili discrete e continue, il concetto di evento, operazioni sugli eventi, eventi e insiemi, eventi dipendenti ed indipendenti, probabilità condizionata, distribuzioni di probabilità, funzioni di distribuzione e densità di probabilità, momenti di una distribuzione, analisi di alcune distribuzioni importanti (distribuzione uniforme, binomiale, esponenziale, di Poisson, Normale di Gauss, di Cauchy), teorema centrale limite della statistica.
4. Cenni di calorimetria: definizione di temperatura, metodi di misura della temperatura, termocoppie, calori specifici e capacità termica. Meccanismi di trasferimento del calore, calorimetri, misura del calore specifico.
Le esperienze in Laboratorio saranno definite in relazione agli argomenti trattati nel Corso di “Fisica 1” e riguarderanno:
- Il moto dei gravi
- Il moto dei corpi rigidi
- Il moto pendolare
- Le oscillazioni armoniche
- La meccanica dei fluidi
- Le onde nei mezzi continui
- La calorimetria
Programma esteso
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Bibliografia
1. J.R. Taylor, Introduzione all'Analisi degli Errori, Ed. Zanichelli, Bologna, 2° ed., 2000.
2. M. Loreti, Teoria degli errori e fondamenti di statistica, http://wwwcdf.pd.infn.it/labo/INDEX.html (2005).
3. Materiale fornito dal docente.
Per approfondimenti: R. Scozzafava, “Primi passi in probabilità e statistica”, Ed. Zanichelli, Bologna, 2° ed., 2000.
Metodi didattici
Lezione orale e laboratorio. Lezioni frontali. Presentazione degli strumenti da utilizzare in laboratorio. Presentazione sul PC dei programmi di acquisizione e di analisi dati.
Modalità verifica apprendimento
Valutazioni in itinere. Esame scritto orale congiunto. La valutazione viene svolta in itinere attraverso prove scritte e relazioni settimanali sull'attività svolta in laboratorio. Qualora, a fine corso, la valutazione non venga ritenuta positiva, vengono proposte, a seconda dei casi, prove pratiche di laboratorio, prove scritte o prove orali.
Altre informazioni
Il corso è suddiviso in 2 semestri: 3CFU nel 1°SEM, 9CFU nel 2°SEM. La valutazione finale è unica e si terrà alla fine del 2° SEM.
Orario di ricevimento: mercoledì 10.30-11.30 o su appuntamento.
