Prerequisiti
Per seguire questo corso è richiesta una conoscenza dei concetti di base di Fisica Generale I e II e di Analisi Matematica.
Obiettivi
Il corso di Laboratorio di Fisica si propone principalmente di insegnare le metodologie di base per l'esecuzione di una corretta misurazione e per una ragionevole valutazione dell'affidabilità di questa in un laboratorio scientifico (non necessariamente di fisica). Con l'occasione si introducono alcuni temi di Fisica complementari ai corsi di Fisica Generale.
Il Programma
Nella prima parte si introduce il problema della stima del valore corretto di una misura e della sua incertezza. Si formulano quindi le regole per la valutazione di quest'ultima giustificandole in modo intuitivo. Nella seconda parte si riformulano i problemi in un contesto più formale e si dà una giustificazione rigorosa delle regole esposte nella prima parte, integrandole con nuovi strumenti di analisi.
Grandezze fisiche: le scienze sperimentali; modelli e leggi; grandezze fisiche scalari e vettoriali; grandezze fondamentali e derivate; dimensioni delle grandezze fisiche; relazioni tra grandezze fisiche.
Misura di grandezze fisiche: sistemi di unità di misura; strumenti di misura e loro caratteristiche; misurazione diretta e indiretta; errori e incertezze; rappresentazione delle misure; cifre significative; incertezza assoluta e relativa; media e varianza; confronto tra misure; propagazione dell'incertezza nelle misurazioni indirette; somma in quadratura.
Rappresentazione grafica delle misure: stima dei parametri di una relazione lineare; linearizzazione; leggi di potenza e scale logaritmiche; determinazione dei parametri di una legge esponenziale.
Analisi statistica dei dati: errori casuali e fluttuazioni statistiche; istogramma; indici di posizione e dispersione di un campione di dati; campione e popolazione; legge dei grandi numeri.
Modelli probabilistici: probabilità; probabilità condizionata; variabili casuali; modello probabilistico del processo di misurazione; distribuzione binomiale; forma delle distribuzioni; valore aspettato; varianza; conteggio di eventi casuali; distribuzione di Poisson; distribuzione uniforme; trasformazione di variabili casuali; disuguaglianza di Chebyshev; distribuzione delle misure sperimentali; teorema del limite centrale; distribuzione gaussiana; distribuzione della media; la variabileX2 e sua distribuzione; test di ipotesi; regressione lineare; covarianza e coefficiente di correlazione.
Laboratorio: circuiti in corrente continua; generatori; forza elettrmotrice; legge di Ohm; effetto Joule; resistenze in serie e in parallelo; generatori reali; trasferimento di potenza; leggi di Kirchhoff; partitore di tensione; teorema di Thevenin; trasformazione triangolo-stella e stella-triangolo; misure di corrente, differenza di potenziale e resistenza; circuiti in corrente alternata; impedenza; metodo simbolico; legge di Ohm generalizzata; circuiti RC, CR e RLC; linea di trasmissione.
