Introduzione al Corso

Laboratorio di Fisica
con Elementi di Statistica
Corso A
Organizzazione del corso
Corso Annuale - 10 Crediti
docenti:
Franco Camera
Giulia Luisa Masserini
Paolo Piseri
Roberta Vecchi
Laboratorio di Fisica con Elementi di Statistica
Corso Annuale - 10 Crediti
48 ore di lezioni frontali
Mercoledi
Masserini e Camera
16:00 – 18:00
Attività in Laboratorio
Giovedi 08:30-10:30
1° Semestre: 4 sessioni x studente (4 turni)
Martedì Pomeriggio
Mercoledì Mattina
Giovedì Pomeriggio
Venerdì Mattina
14:30 – 18:30
9:00 – 13:00
14:30 – 18:30
9:00 – 13:00
Per informazioni e/o ricevimento studenti:
• [email protected]
• [email protected]
[email protected]
[email protected]
Testo di riferimento
Gaetano Cannelli – Metodologie Sperimentali in fisica (EdiSES)
Altri Testi
Taylor : Introduzione all’analisi degli errori (Zanichelli)
Bevington-Robinson Data Reduction and Error Analysis (McGraw Hill)
Informazioni, avvisi, materiali utili per il corso e per la
preparazione all’esame sono raccolti sul sito:
http://lxmi.mi.infn.it/~camera/lab-fisica/
Quest’anno dovrebbe essere pronto il sito anche su piattaforma ARIEL
Oggi vi chiediamo di dare il vostro nominativo, numero di
matricola (se lo avete) e indirizzo e-mail attivo (facoltativo)
Attività in Laboratorio:
- Il laboratorio è di fronte all’aula B
Esperienze Previste:
1° Semestre
•
Lancio Dadi con analisi statistica guidata (presa dati in aula)
•
Misura di grandezze fisiche (2 turni, presa dati in laboratorio)
•
Misura dell’accelerazione di gravità guidata (presa dati in laboratorio)
•
•
Analisi dati in laboratorio (c’e’ uno schema assegnato da seguire)
Misura dell’accelerazione di gravità con il pendolo (presa dati in laboratorio)
2° Semestre
•
Misura del momento di inerzia e verifica della conservazione del momento angolare
(2 sessioni di laboratorio)
•
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)
•
Onde acustiche stazionarie e misura della velocità del suono con il tubo di Kundt
(3 sessioni di laboratorio)
Gruppi per attività di laboratorio
Il corso prevede:
Quattro sessioni (mezze giornate) di laboratorio nel primo semestre
Otto sessioni (mezze giornate) di laboratorio nel secondo semestre
Sarete divisi in quattro turni con 10 gruppi ciascuno
Ogni gruppo è composto da tre o quattro studenti ciascuno.
I gruppi ed i turni di laboratorio potrebbero essere differenti nel primo e nel
secondo semestre
Potrete dare delle preferenze (non necessariamente soddisfatte) sia nel primo che nel
secondo semestre
L’iscrizione e’ attraverso un elenco appeso sulla porta del laboratorio
Massimo 10 gruppi per sessione di laboratorio
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 email specificando il nome e l’e-mail degli studenti coinvolti nello scambio.
Espressione preferenza turno e gruppo per il primo semestre
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.
Come registrarsi ed esprimere la propria preferenza di gruppo:
#
COGNOME
NOME
E-Mail
1
XXX
X
[email protected]
2
YYY
Y
[email protected]
3
ZZZ
Z
[email protected]
4
ABC
A
[email protected]
…
40
Gruppo
Studente 1
Studente 2
Studente 3
A
n1
n2
n3
B
…
J
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
PC per attività in laboratorio
• Tutti i banchi in laboratorio sono attrezzati con PC (Windows 7).
• Office 2007 e Open Office sono installati su ogni macchina
• 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® e CAPSTONE ® 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 di alcun tipo da parte degli studenti
- Nel primo semestre ci saranno 4 sessioni di laboratorio
Turno 1
Turno 2
Turno 3
Turno 4
Martedì Pomeriggio
Mercoledì Mattina
Giovedì Pomeriggio
Venerdi Mattina
14:30 – 18:30
09:00 – 13:00
14:30 – 18:30
09:00 – 13:00
date da fissare
date da fissare
date da fissare
date da fissare
- L’attività di laboratorio ha frequenza obbligatoria
• In caso di assenza l’esperienza DEVE essere recuperata (durante un altro
turno di laboratorio) meglio se entro un mese dalla data di assenza.
• In caso di assenze non recuperate, non si potranno assegnare le relazioni
da portare all’orale e quindi non sarà possibile sostenere l’esame.
• A metà giugno il laboratorio chiude per riaprire a ottobre 2016. Eventuali
assenze NON potranno quindi essere recuperate se non ad ottobre 2016.
- Lezione sulla Sicurezza
• E prevista una lezione sulla sicurezza, la data è ancora da fissare
Lezioni
Oggi
Giovedì
Mercoledi
………..
- 23 Settembre 2015
- 24 Settembre 2015
- 30 Settembre 2015
- ………...
Lezione Sicurezza:
ore 16:00 – 18:00
ore 08:30 – 10:30
ore 16:00 – 18:00
da fissare
Inizio attività in laboratorio:
- Probabilmente metà ottobre
- La data verrà comunicata a lezione
-
Verifica della preparazione sugli argomenti di statistica
• Il II semestre inizierà nel mese di marzo. Quindi a marzo inizierà la
seconda parte del corso di laboratorio.
• E’ fondamentale che siate adeguatamente preparati ad usare gli strumenti
concettuali necessari introdotti nel primo semestre
• All’inizio del II semestre, quindi, sarà fatto un semplice scritto (una decina
di domande e 15-30 minuti di tempo per rispondere) per verificare la
vostra preparazione
• Chi esegue bene il test :
• Potrà esprimere una preferenza sul giorno e sulla composizione del
gruppo (che cercheremo di soddisfare) di laboratorio del secondo
semestre
• Chi sbaglia il test:
• La sua preferenza sul giorno e sul gruppo di laboratorio del II
semestre probabilmente non sarà soddisfatta
Modalità di ESAME
L’esame finale è orale :
A supporto della discussione in sede di esame orale sono raccolte:
•
•
•
•
Template esperienza dadi
Prova Scritta di statistica
Relazione/i sulle esperienze
Esito prova Orale
personale
personale
personale
E’ importante l’ Impegno in laboratorio e puntualità nel rispettare le scadenze
Ci saranno una/due prove in itinere e 6 appelli scritti di statistica:
• Fine Dicembre 
• Gennaio
• Febbraio
• Aprile (forse) 
• Giugno
• Luglio (due)
• Settembre
prova in Itinere
prova in itinere
Gli studenti del primo anno possono accedere sia alle prove in itinere che alla
prova scritta di gennaio e febbraio. Non potranno iscriversi all’esame sul SIFA
Prova in Itinere

uno scritto senza un appello orale
•
La prova in itinere è in tutto uguale ad un appello scritto ma riservata agli studenti
del primo anno.
•
Chi supera la prova in itinere può non sostenere l’appello scritto
•
L’iscrizione alla prova in itinere sul SIFA non sostituisce l’iscrizione all’esame
scritto sul SIFA che deve essere in ogni caso fatta
•
In una prova in itinere non è possibile sostenere l’esame finale
•
La prima prova in itinere di statistica (esame scritto) è prevista poco prima in
Natale (probabilmente il 17 dicembre).
Appello d’esame

appello uno scritto e orale
•
E’ necessario iscriversi sul SIFA per poter avere il voto registrato (l’iscrizione alla
prova in itinere non sostituisce questa iscrizione)
•
Prima di iscriversi all’esame dovete fare la valutazione della didattica
•
La valutazione della didattica può essere fatta a partire dalla metà del II semestre
•
Le date degli appelli scritti verranno messe in rete appena ci saranno comunicate
•
Circa una settimana dopo l’appello scritto sarà svolto il corrispondente appello
orale. Le relazioni devono essere consegnate 7 giorni prima dello scritto. Le
relazioni consegnate in ritardo non daranno l’accesso all’orale
Nota Importante:
 Vi consigliamo vivamente di fare la prova in itinere o di fare lo scritto
nell’intervallo tra il primo ed il secondo semestre.
 Una buona conoscenza della statistica vi sarà molto utile e vi farà
risparmiare molto tempo nel II semestre
E’ meglio fare l’allenamento prima della partita non dopo !
L’esame finale è orale :
A supporto della discussione in sede di esame orale sono raccolte:
•
•
•
•
Template esperienza dadi
Prova Scritta di statistica
Relazione/i sulle esperienze
Esito prova Orale
Template esperienza dadi
personale
personale
personale
personale
- La presa dati è guidata e sarà fatta domani
- L’analisi dei dati va fatta seguendo puntualmente il template che verrà
messo in rete (è una analisi guidata)
- Le competenze necessarie per compilare il template le acquisirete tra settembre e
dicembre 2015 (nel primo semestre)
- Il template deve essere consegnato entro il 10 gennaio 2016
- Via e-mail
- Upload su Turnitin (controllo antiplagio)
- E’ necessaria una registrazione su ARIEL
- Chi non consegna il template entro il 10 gennaio 2016 dovrà ovviamente
portare all’esame il template dadi (non potra visionare la correzione) e due
relazioni invece che una
- Chi consegna il template entro il 10 gennaio avrà il template corretto prima
dell’orale e potrà visionare la correzione.
Prova Scritta di statistica
personale
- Può essere sia la prova in itinere che un appello scritto
- Il risultato dello scritto ha un peso importante sulla valutazione finale
Relazione/i sulle esperienze
personale
- La relazione (due nel caso non si consegni il template dadi entro il 10
gennaio) verrà comunicata alla fine dell’attività di laboratorio (quindi
nel mese di giugno) .
- A tutti gli studenti in regola con le presenze verrà assegnata una
relazione associata ad una o parte di una esperienza eseguita nel
corso (pendolo, molle, moti rotatori e tubo di Kundt)
- La relazione va consegnata almeno una settimana prima della data
relativa all’esame scritto
- Esempio: Appello scritto 10 settembre 2015
- Consegna della relazione/i (ed eventualmente template dadi)
entro il 3 settembre 2015
Strumenti di aiuto online
Limesurvey

Questionario online
Ogni esperienza in laboratorio ha un questionario online da compilare
La compilazione va fatta (dipende dalle esperienze):
- Durante la sessione di laboratorio
- Esperienza Misure
- In una sessione dedicata in Laboratorio
- Pendolo
- A casa
- Molle
- Moti Rotatori
- Tubo di Kundt
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
Esperimento o misura:
“Scelta”
dello
Strumento
Raccolta
Dati
Analisi
Dati
Sintesi
“Relazione”
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.
Esempio: Pendolo per la misura di g
Materiali a disposizione:
• Supporto, aste, morsetti, filo per sospensione del
pendolo, masse da sospendere
• Metro/Calibro
• Cronometro a fotocellula
• Goniometro
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 ?
Esempio: Pendolo per la misura di g
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 ?
• ………………………
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 identificare il problema, rifacendo la misura si rischia di ripetere
semplicemente i medesimi errori quindi si riotteneranno i medesimi risultati…