Tecnologie Digitali I e IILaboratorio per il Primo anno

Docenti

• Francesco MaccarroneE-mail: maccarr@df.unipi.itUfficio 36 ed. B - tel. 050 – 2214557

• Alberto Di Lieto E-mail: dilieto@df.unipi.it Ufficio 34 ed. B - tel. 050 – 2214555

• Stefano Bigotta E-mail: bigotta@df.unipi.it Ufficio 18 ed. B - tel. 050 – 2214536

Dalla “Guida dello studente”

I semestreFrancesco Maccarrone

1) Misura, modellizzazione ed analisi dati in Fisica

2) Introduzione al Personal Computer e al Sistema Operativo utilizzati durante il corso

3) Introduzione all’uso di MatLab nel laboratorio di fisica

4) Uso e principio di sensori di posizione, forza e temperatura

5) Misure di grandezze fisiche

6) Analisi statistica dei dati

7) Metodi digitali di misura

8) Probabilita’ e metodi di calcolo con numeri casuali

9) Inferenza dei parametri di un modello e procedure di adattamento

9) Introduzione al calcolo numerico in sistemi fisici

I semestreFrancesco Maccarrone

Esperimenti: misura digitalizzata di un segnale quasi-costante (tensione erogata da una batteria); temperatura ambientale (acquisizione a lungo termine e analisi dei dati); misure di intervalli di tempo; misure di forze (strain gauge); legge oraria di un corpo in caduta nell'aria; esperimenti “numerici”: analisi dei dati sulle macchie solari, e su altri esperimenti di Laboratori di ricerca internazionali.

1) Misura, modellizzazione ed analisi dati in Fisica2) Approfondimenti su MatLab e introduzione al linguaggio G di

LabVIEW3) Controllo automatico e remoto di apparati strumentali e di

procedure di misura4) Strumenti di misura: architettura di una scheda di acquisizione e

proprieta’ dell’interfaccia PC-sensori5) Metodi di valutazione statistica della validita’ di un modello6) Analisi statistica dei dati (approfondimento)7) Misura delle informazioni fisiche contenute in immagini statiche

e in filmati 8) Misura di grandezze fondamentali: velocita’ della luce e costante

di Boltzmann

II semestreAlberto Di Lieto

Esperimenti:- Pendoli fisici con controllo continuo della posizione.- Misure di posizione e di velocità con sensori a ultrasuoni.- Sistemi uni- e bi-dimensionali con flusso di calore, con misura della evoluzione

temporale del campo di temperatura.- Determinazione della forma delle forze viscose in aria, mediante digitalizzazione

di filmati.- Misura del coefficiente di viscosità di diversi liquidi.- Misura del coefficiente di dilatazione termica di una sbarra.- Misura delle grandezze caratteristiche delle onde in un liquido con metodi

interferometrici.- Misura delle proprietà elastiche e anelastiche di un polimero.- Orologi ad acqua e a sabbia.- Un generatore di numeri casuali: geiger.- Misure cinematiche su sistemi a massa variabile.- Urti tra corpi estesi .- Integrazione numerica di equazioni del moto (Pioneer 10, problema a 11 corpi)- Misura di c- Misura di k

II semestreAlberto Di Lieto

Informazioni generaliOrario:Mercoledi e Giovedi dalle 15 alle 19, aula H1

Venerdi 15 – 18 (recupero)

Informazioni generaliTesti consigliati:

dispenseModalita’ di esame:- Lavoro individuale in laboratorio e preparazione

del “log book” personale- Test di valutazione in itinere- Colloquio finale (presentazione di un esperimento

tra quelli svolti) da sostenersi anche alla fine del II modulo.

Numero massimo di iscrittiFrequenza obbligatoria.

http://www.df.unipi.it/~tecno/TDweb/tecno_home.htm

Che cos’è che non va?Enrico Persico, Il Giornale di Fisica, 1, (1956), 64 -

67.“Mi dica almeno qualcosa sulle onde elettromagnetiche”.La candidata, che poco fa non aveva saputo dire perché i fili della luce elettrica sono rivestiti di isolante, appare ora visibilmente sollevata e comincia ad allineare sulla lavagna in bell’ordine le equazioni di Maxwell nella loro elegante forma vettoriale. Finalmente una domanda facile!……………

Cancellati i dovuti termini, le equazioni si semplificano e dopo pochi secondi la candidata (che poco prima era stata incapace di indicare una sola applicazione pratica delle correnti alternate) può procedere all’eliminazione di H e avviarsi con disinvoltura alla equazione differenziale di d’Alembert. Quivi giunta, la stessa persona che voleva far passare 20000 ampere in una comune lampadina elettrica,…

E’ difficile la Fisica? Se si interroga l’uomo della strada, o anche l’avvocato, il medico o l’uomo colto in genere, nove volte su dieci risponde: “Certo! è piena di formule!” Bisogna invece concludere, a giudicare dagli esami, che pei nostri studenti la Fisica è difficile, ma non a causa delle formule. Probabilmente è difficile perché essi non si accorgono che in essa c’è molto di più delle formule, e qualcosa di diverso da esse. Questo “qualcosa”, e cioè il fatto fisico, in molti casi sarebbe facile da comprendere e ritenere, pur di rivolgervi la necessaria attenzione, e dovrebbe anche essere pieno di interesse e di fascino per un giovane moderno, in quanto ricollega la Fisica al mondo della natura, della tecnica, della scienza, e magari della fantascienza. Invece, molti dei nostri studenti non vedono nella Fisica che una materia scolastica, che poco ha che fare col mondo reale: i migliori tra essi ne apprezzano soprattutto l’eleganza della formulazione matematica, ma tengono in dispregio (e talvolta lo dichiarano apertamente) i fatti fisici che quelle formule dovrebbero rappresentare.

Che cos’è che non va?Enrico Persico, Il Giornale di Fisica, 1, (1956), 64 -

67.“Mi dica almeno qualcosa sulle onde elettromagnetiche”.La candidata, che poco fa non aveva saputo dire perché i fili della luce elettrica sono rivestiti di isolante, appare ora visibilmente sollevata e comincia ad allineare sulla lavagna in bell’ordine le equazioni di Maxwell nella loro elegante forma vettoriale. Finalmente una domanda facile!……………

E’ difficile la Fisica? Se si interroga l’uomo della strada, o anche l’avvocato, il medico o l’uomo colto in genere, nove volte su dieci risponde: “Certo! è piena di formule!” Bisogna invece concludere, a giudicare dagli esami, che pei nostri studenti la Fisica è difficile, ma non a causa delle formule. Probabilmente è difficile perché essi non si accorgono che in essa c’è molto di più delle formule, e qualcosa di diverso da esse. Questo “qualcosa”, e cioè il fatto fisico, in molti casi sarebbe facile da comprendere e ritenere, pur di rivolgervi la necessaria attenzione, e dovrebbe anche essere pieno di interesse e di fascino per un giovane moderno, in quanto ricollega la Fisica al mondo della natura, della tecnica, della scienza, e magari della fantascienza. Invece, molti dei nostri studenti non vedono nella Fisica che una materia scolastica, che poco ha che fare col mondo reale: i migliori tra essi ne apprezzano soprattutto l’eleganza della formulazione matematica, ma tengono in dispregio (e talvolta lo dichiarano apertamente) i fatti fisici che quelle formule dovrebbero rappresentare.

Risultati

Scarica di una batteria

I

Misura della costante di BoltzmannL'esperienza è dedicata allo studio del moto Browniano di particelle e alla misura della loro energia termica media. Il sistema è basato su una soluzione acquosa di microsfere di

polistirene. Le sfere hanno densità relativa rispetto all'acqua di 1.05, cosicché si muovono quasi liberamente.

k =1.33 E-23 J / K , con un'accuratezza

(puramente statistica) dell 1%.

Martina Cheli A.A. 2001/02

I

Domenico Magisano, Andrea Simonelli A.A. 2001/02

I

Evoluzione temporale del campo di temperatura di una sbarra di ottone

in condizioni iniziali di non equilibrio

Andrea Barbieri A.A. 2003/4

I

Claudia Novelli A.A. 2001/02

ln(m)

(±0.0003)

ln(v)

(±0.04)

1.7466 0.83

1.8842 0.85

1.9116 0.87

2.1206 0.99

2.3104 1.13

2.3485 1.14

2.4139 1.15

2.5377 1.20

2.6518 1.250.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25

1.7

1.8

1.9

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

lnv

lnm

Relazione massa – velocita’ limite: m v2

Moto in mezzi viscosi

I

Velocità vs tempo nella glicerina (m=80g)

Valentina Bevacqua, Francesco Michienzi, A.A. 2003/4

Maria Antonietta PilieroA.A. 2002/03

frequenza

(Hz)

altezza (cm)Dati sperimentali

Fit dati sperimentali

Retta teorica

*

Onda di sessa

200 250 300 350 400 450 5004.595

4.6

4.605

4.61

4.615

4.62

4.625

4.63

4.635

4.64

tempo(s)

posiz

ione(m

m)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

tempo(s)

posiz

ione(m

m)

Risoluzione della misura di posizione: 6 m

Verifica del principio di sovrapposizione di Boltzmannsovrapposizione di Boltzmann

Matteo Corbo A.A. 2002/03

Proprietà elastiche di un polimero

I

Pendolo FisicoE. Ascari A.A. 2003/4

Contatore Geiger

• Figura3: numero dati=40000 Δt =4s

MEDIA E VARIANZA MISURATE

μ=4.50 σ2=4.26

MEDIA E VARIANZA

CALCOLATE

μ=4.50 σ2=4.46

Valentina Bevacqua, Francesco Michienzi, A.A. 2003/4

I

Radioattivita’ naturale

Sistema a massa variabileConfronto fra i flussi di acqua e sabbia

Valentina Bevacqua, Francesco Michienzi, A.A. 2003/4

I

Sistema a due corpi

• Carrelli• Dinamometri• Molle• Binario ad aria

Angelo Di Canto A.A. 2003/4

Urti tra corpi estesi

I

Misura del coefficiente di attrito

= 0.012

Dalla misura dell’accelerazione in salita e in discesa, si ricava il valore del coefficiente di attrito dinamico

I

REMOLUM (pendolo remoto)Pendolo in grado di fare

oscillazioni di 180o

Il periodo aumenta al crescere dell’angolo iniziale

I