Codice insegnamento

4S02750

Crediti

12

Coordinatore

Gino Mariotto

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE

Moodle Seminari 0

L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi formativi

L’insegnamento di Fisica I con Laboratorio contribuisce al raggiungimento degli obiettivi formativi del corso di Laurea triennale in Matematica Applicata fornendo:
- gli elementi essenziali del metodo scientifico, anche per mezzo di alcune sperimentazioni di laboratorio, mostrando che la fisica è una scienza quantitativa basata sulla misura delle grandezze fisiche;
- le conoscenze di base della meccanica classica del punto materiale, dei sistemi di punti materiali e del corpo rigido;
- gli elementi utili alla risoluzione di esercizi e problemi di meccanica.
Al termine della frequenza dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare di:
- avere un'adeguata capacità di analisi e di astrazione di situazioni fisiche tipiche della meccanica del punto materiale, dei sistemi di punti materiali e del corpo rigido;
- essere in grado di produrre dimostrazioni rigorose, e di formalizzare matematicamente problemi di meccanica del punto materiale e dei sistemi di punti materiali formulati nel linguaggio naturale;
- avere la capacità di costruire e sviluppare modelli matematici per la fisica ed analizzarne i limiti e l’applicabilità.
- essere in grado di allestire ed eseguire alcuni semplici esperimenti che prevedono la misura di varie grandezze fisiche e la successiva rappresentazione (istogrammi e grafici) ed elaborazione dei dati raccolti.

Programma

L’insegnamento di Fisica I con Laboratorio consta di due moduli distinti, un modulo di teoria (9 CFU) e un modulo di Laboratorio (3 CFU), erogati in modo coordinato e funzionale all’apprendimento dello studente nell’ambito del calendario delle lezioni.
Il modulo di teoria fornisce le conoscenze di base, attraverso la derivazione delle leggi e dei principi che governano il moto dei corpi, nonché gli elementi utili alla risoluzione di esercizi e problemi di dinamica del punto materiale, dei sistemi di punti materiali e del corpo rigido. I principali argomenti trattati in tale modulo sono: Grandezze fisiche e loro misura. Analisi dimensionale. Cinematica del punto materiale. Sistemi di riferimento. Spostamento, velocità ed accelerazione. Moti uni-dimensionali. Moti in due e tre dimensioni. Moti relativi. Principio di relatività classica. Dinamica del punto materiale. Legge di Newton e sue applicazioni. Lavoro e Energia. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Dinamica dei sistemi di particelle. Dinamica dell’urto. Dinamica del corpo rigido (cenni).
II modulo di laboratorio intende fornire gli elementi essenziali del metodo sperimentale, dimostrando che la fisica è una scienza quantitativa basata sulla misura di grandezze fisiche e sulla valutazione delle incertezze di misura dovute alla risoluzione dello strumento e alla presenza di errori casuali. I principali argomenti trattati in tale modulo sono i fondamenti del metodo sperimentale e la teoria degli errori di misura, applicata all’analisi dei dati sperimentali relativi ad alcuni semplici esperimenti (quali la misura con diversi strumenti di lunghezze, del periodo di oscillazione di un pendolo semplice, la verifica della legge di allungamento elastico).

I testi di riferimento consigliati e la bibliografia utile per la preparazione all’esame finale sono:

A) Teoria:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci
Fisica - Vol. 1: Meccanica - Termodinamica
EdiSES s.r.l., Napoli (Seconda edizione, ultima ristampa)
ISBN 88 7959 137 1

G. Mazzoldi, A. Saggion, C. Voci
Problemi di Fisica Generale: Meccanica e Termodinamica
Edizioni Libreria Cortina, Padova 1994. (ultima ristampa)

B) Laboratorio:
John R. Taylor
Introduzione all'analisi degli errori (lo studio delle incertezze nelle misure fisiche) (Edizione 2)
Zanichelli, 1999

Appunti ed esercizi utili per la preparazione all’esame finale saranno disponibili sulla pagina web:
https://intranet.univr.it/group/intranet/dashboarddidattica

Le modalità didattiche dell’insegnamento di Fisica I con Laboratorio sono differenziate per i due moduli.

Il modulo di Teoria articolato in lezioni ed esercitazioni frontali viene svolto interamente in aula. Per aiutare lo studente nella comprensione e nell'apprendimento delle leggi e dei principi della meccanica, durante le lezioni frontali verrà fatto ricorso in modo sistematico alla fenomenologia. Il corso è integrato da esercitazioni che avranno per oggetto la soluzione di esercizi e problemi di meccanica (cinematica e dinamica) in modo da mettere lo studente in condizioni di affrontare e superare la prova scritta dell'esame finale.
In aggiunta al monte ore del modulo di teoria è prevista un’attività di tutorato erogata frontalmente in aula, con cadenza settimanale, e specificatamente dedicata a richiami e complementi nonché alla risoluzione di esercizi e problemi ulteriori.
Infine, per consentire agli studenti di verificare il loro livello di apprendimento viene organizzata una prova scritta di accertamento “in-itinere” avente per oggetto la cinematica e dinamica del punto materiale.

Il modulo di Laboratorio è diviso in una parte di lezioni alla lavagna sul metodo sperimentale e sulla teoria degli errori di misura ed una seconda parte di esperienze svolte in laboratorio dagli studenti, per queste ultime essendo previsto l’obbligo di frequenza. Le attività di laboratorio sono organizzate in gruppi di 4 studenti ciascuno e consistono nell’esecuzione di semplici esperimenti che comportano la misura di grandezze fisiche, l’analisi dei dati raccolti e la trattazione degli errori relativi, nonché l’elaborazione di una relazione con la discussione dei risultati dell’esperimento svolto.

Bibliografia

Modalità d'esame

L’esame dell’insegnamento di Fisica I con Laboratorio consiste in una serie di verifiche delle conoscenze distinte per i due moduli di Teoria e di Laboratorio, per ognuno dei quali viene espressa una valutazione indipendente in trentesimi, che concorrerà a determinare il voto complessivo secondo il criterio di peso proporzionale al numero di CFU del modulo relativo.

A) Modulo di Teoria:
L’esame consiste nel superamento di una prova scritta e di una prova orale, alla quale si accede solo dopo aver superato la prova scritta. La prova scritta si intende superata solo se il voto riportato non è inferiore a 18/30. Le modalità d’esame per il modulo di teoria sono le stesse per i frequentanti e i non frequentanti.
Le due prove d’esame, scritto e orale, sono intese ad accertare il livello delle conoscenze acquisite dallo studente relativamente al modulo di Teoria dell’insegnamento di Fisica I con Laboratorio.
Prova scritta consiste nella risoluzione di alcuni problemi tipici di meccanica (del punto materiale, dei sistemi di punti materiali e del corpo rigido), che prevedono l’applicazione di leggi e di principi derivati (enunciati e dimostrati) durante le lezioni frontali e sistematicamente richiamati durante le esercitazioni in aula. Parte della prova scritta potrà essere sostenuta, a discrezione dello studente, tramite il superamento della prova di accertamento svolta in-itinere.
Prova orale consiste in un colloquio con domande sul programma svolto in aula relative alla derivazione di leggi fisiche e alla dimostrazione dei teoremi e dei principi di conservazione della dinamica del punto materiale, dei sistemi di punti materiali e del corpo rigido.
Per il modulo di teoria è prevista una valutazione cumulativa ottenuta facendo la media aritmetica delle valutazioni riportate nelle due prove d’esame, scritto e orale, superate.

B) Modulo di Laboratorio:
Per il modulo di laboratorio si procederà alla valutazione di una relazione di gruppo in-itinere e di una relazione finale di gruppo sull’esperimento del pendolo semplice, espressa con voto in trentesimi.

La valutazione complessiva dell’esame dell’insegnamento di Fisica I con laboratorio risulterà dalla media pesata, sul numero dei CFU del modulo, dei voti riportati nelle prove di valutazione previste per ognuno dei due moduli (Teoria e Laboratorio).