LABORATORIO DI FISICA II A - L

Modulo DIDATTICA FRONTALE

Il corso è di tipo sperimentale/applicativo.

Obbiettivi formativi di questo corso sono:

•   Comprendere i fenomeni elettrici, magnetici e ottici in maniera sperimentale, pratica e operativa.

•   Essere capaci di realizzare e analizzare circuiti elettrici e dispositivi elettrici, magnetici e ottici e di effettuare misure di proprietà fisiche e di caratteristiche tecniche inerenti all’elettromagnetismo.

•   Acquisire conoscenze di base sui principi di funzionamento di apparecchiature, metodi generali, e attitudini mentali utili a investigare fenomeni elettromagnetici e ottici anche diversi da quelli già proposti nel corso.

•   Acquisire conoscenza di base e abilità utili alla progettazione di dispositivi nuovi nello stesso campo.

•   Acquisire capacità di analizzare correttamente dati sperimentali e di produrre una relazione scientifica che descriva i fenomeni sotto esame, riporti i risultati prodotti mediante analisi e contenga adeguata interpretazione.

•   Acquisire la capacità di comunicare i risultati di un esperimento e/o di una misura scientifica in maniera corretta, esaustiva e chiara.

In riferimento ai “Descrittori di Dublino”, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

Conoscenza e capacità di comprensione:

•   Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo.

•   Capacità di schematizzare un fenomeno naturale in termini di grandezze fisiche scalari e vettoriali.

•   Capacità di analizzare un problema utilizzando opportune relazioni fra grandezze fisiche (di tipo algebrico, integrale o differenziale) e di risolverlo con metodi analitici o numerici.

•   Capacità di assemblare e mettere a punto semplici configurazioni sperimentali, e di utilizzare strumentazione scientifica per misure elettromagnetiche.

•   Capacità di effettuare l'analisi statistica dei dati.

Capacità di applicare conoscenza:

•   Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni fisici utilizzando con rigore il metodo scientifico.

•   Capacità di progettare semplici esperimenti ed effettuare l'analisi dei dati sperimentali ottenuti in tutte

le aree di interesse della fisica, incluse quelle con implicazioni tecnologiche.

Autonomia di giudizio:

•   Capacità di ragionamento critico.

•   Capacità di individuare i metodi più appropriati per analizzare criticamente, interpretare ed elaborare i dati sperimentali.

•   Capacità di individuare le previsioni di una teoria o di un modello.

•   Capacità di valutare l'accuratezza delle misure, la linearità delle risposte strumentali, la sensibilità e selettività delle tecniche utilizzate.

Abilità comunicative:

•   Capacità di esporre oralmente, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.

•   Capacità di descrivere in forma scritta, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.

Si alternano 3 cicli di lezioni in Aula con altrettanti cicli di esercitazioni pratiche in Laboratorio. Si inizia con un primo periodo di lezioni in Aula a cui segue il primo ciclo di esercitazioni in Laboratorio. Si prosegue con il secondo periodo di lezioni etc.

Durante i cicli di lezioni in Aula vengono presentati i principi di funzionamento di strumenti e introdotti alcuni progetti di esperimenti scientifici volti alla riproduzione di fenomeni elettromagnetici e ottici, oppure alla verifica di una legge fisica o alla misura di una grandezza fisica negli stessi campi. Specifico risalto è dato alla analisi e presentazione dei dati sperimentali che saranno prodotti in Laboratorio.

Durante i cicli di esercitazioni pratiche in Laboratorio gli studenti svolgono praticamente gli esperimenti e eseguono effettivamente le misure, precedentemente introdotte in Aula.

6 CFU (corrispondenti a 7 ore ciascuno) sono dedicati a lezioni in Aula, per un totale di 42 ore, e 6 CFU (corrispondenti a 15 ore ciascuno) sono dedicati a esercitazioni in Laboratorio, per un totale di 90 ore. Il corso, di 12 CFU, corrisponde quindi complessivamente a 132 ore di attività didattiche.

Durante i periodi di lezioni in Aula non si svolgono di norma esercitazioni in Laboratorio.

Qualora l'insegnamento dovesse essere impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto indicato in precedenza, nel rispetto del programma previsto.

È indispensabile avere acquisito conoscenze di base della teoria degli errori e dei metodi di analisi dei dati.

Sono importanti conoscenze di base di analisi matematica, elettromagnetismo e ottica.

È utile, e quindi fortemente consigliato, avere superato gli esami di tutti i corsi di Fisica Generale.

La frequenza sia alle lezioni in Aula sia alle sedute in Laboratorio è obbligatoria.

Le lezioni in Aula si tengono di norma 2 o 3 volte la settimana, 2 ore ciascuna lezione.

Le sedute in Laboratorio si tengono di norma 3 volte la settimana, 2 ore ciascuna seduta.

Descrizione e successiva esecuzione di 26 esperienze volte alla misure di grandezze fisiche e/o alla verifica di leggi fisiche nel campo dell' elettromagnetismo e dell' ottica. Analisi dei relativi dati sperimentali.

Il programma dettagliato del corso è riportato nella Sezione "Programmazione".

Il docente non segue alcun testo in particolare, ma utilizza materiale da diversi testi. Le slides delle lezioni sono di norma sufficienti per superare l'esame.

Le esperienze in laboratorio sono corredate da esaurienti schede di istruzioni disponibili anche sul sito del corso.

Per approfondimenti in cui lo studente volesse impegnarsi, la seguente è una selezione di testi, non esaustiva, che possono essere consultati in quanto descrivono i metodi di analisi dei dati, alcuni degli strumenti elettrici e ottici utilizzati nel corso e le relative procedure di misura:

•   A. FOTI, C. GIANINO: Elementi di analisi dei dati sperimentali, Liguori Ed., Napoli

•   J. R. TAYLOR: Introduzione all'analisi degli errori, Zanichelli Ed., Bologna

•   ISO(Int.Standard Org.): Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, Ginevra

•   L. KIRKUP, B. FRENKEL: An Introduction to Uncertainty in Measurement, Cambridge University Press

•   L. G. PARRAT: Probability and Experimental Errors in Science, Wiley & Sons Inc.,N.Y.

•   F. TYLER: A Laboratory Manual of Physics, Edward Arnold Ed., London

•   M. SEVERI: Introduzione alla sperimentazione fisica, Ed. Zanichelli, Bologna

•   E. ACERBI: Metodi e strumenti di misura, Città Studi Ed., Milano

•   G. CORTINI, S. SCIUTI: Misure ed apparecchi di Fisica (Elettricità), Veschi Ed., Roma

•   R. RICAMO: Guida alle esperimentazioni di Fisica,Vol. 2°, Casa Editrice Ambrosiana, Milano

•   F. W. SEARS: Ottica, Casa Editrice Ambrosiana, Milano

•   G. E. FRIGERIO: I laser, Casa Editrice Ambrosiana, Milano

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

L'esame prevede la valutazione di una relazione su una delle esperienze eseguite in Laboratorio e una prova orale.

Relazione: Alla fine dell’ultimo dei 3 cicli di esercitazioni in Laboratorio il docente assegna una esperienza a ogni studente, scelta tra tutte quelle eseguite nei 3 cicli. Lo studente dovrà redigere e inviare al docente entro un tempo stabilito dal docente una relazione sull' esperienza assegnata. I formati accettati sono: .doc, .docx, .pdf. Si prega di attribuire al file, come nome del file, solo il proprio nome, cognome e numero di matricola.

Lo studente deve avere frequentato il Laboratorio, eseguito tutte le esperienze, raccolto e conservato i dati sperimentali.

La relazione viene valutata con un voto in trentesimi, che viene comunicato a ciascuno studente. La relazione verrà commentata dal docente in sede di esame orale. Vi è una soglia di 18/30 sulla valutazione della Relazione per accedere alla prova orale. Su fallimento per valutazione dell’elaborato, il candidato dovrà ripetere l’esperienza che verrà conseguentemente riassegnata dal docente.

La relazione, e il suo voto, sono validi all’interno della sessione entro la quale lo studente ha deciso di espletare l’esame orale. In altre parole, lo studente può presentarsi per la prova orale a un qualsiasi appello all’interno di una determinata sessione. A seguito del fallimento della prova orale, il candidato dovrà ripetere l’esperienza che verrà conseguentemente riassegnata dal docente.

Prova orale: verte su tutti gli argomenti del corso e include una discussione specifica della relazione.

Per superare la prova orale, lo studente deve mostrare di conoscere tutti gli argomenti discussi e deve esporli in maniera chiara e comprensibile.

Il voto finale tiene conto sia della valutazione della Relazione che della valutazione della prova orale.

DATE D'ESAME

Di norma, vengono fissati 8 appelli in ogni Anno Accademico; consultare il Calendario di Esami del Corso di Laurea Triennale in Fisica: http://www.dfa.unict.it/corsi/L-30/esami.

L’ esperienza su cui eseguire la relazione sarà una qualsiasi delle 26 eseguite in Laboratorio. La scelta è effettuata esclusivamente dal docente.

Alcuni argomenti tipicamente oggetto di domanda durante la prova orale sono i seguenti:

•     Amperometri

•       Amplificatore

•       Bobine di Helmholtz

•       Circuiti elettrici

•       Circuito LC

•       Circuito RC

•       Circuito rifasatore

•       Condensatori in serie e/o in parallelo

•       Deflessione cariche e misura e/m

•       Diodo a giunzione

•       Diodo a vuoto

•       Effetto Hall

•       Esperienza di Millikan

•       Esperienze con luce polarizzata

•       Filtri passa-alto e passa-basso

•       Galvanometro balistico

•       Generatori di tensione e corrente

•       LED

•       Lente convergente

•       Lente divergente

•       Misura f.e.m. pila

•       Misura sensibilità galvanometro

•       Misura velocità della luce

•       Misure di lunghezza d'onda

•       Misure di campo magnetico

•       Misure di capacità

•       Misure di resistenza con metodo volt-amperometrico

•       Ohmetro

•       Oscillatore a dente di sega

•       Oscilloscopio

•       Partitori di tensione

•       Ponte di Wheatstone

•       Potenziometro

•       Raddrizzatore di tensione alternata

•       Rappresentazione vettoriale delle grandezze elettriche alternate

•       Reostati

•       Reostati a cassette

•       Resistori in serie e/o in parallelo

•       Risonanza in circuito RLC

•       Scarica di un condensatore attraverso una resistenza

•       Semiconduttori

•       Shunt per amperometri•    Shunt per voltmetri

•       Spettroscopio a prisma

•       Spettroscopio a reticolo

•       Strumenti analogici per correnti alternate

•       Strumenti digitali

•       Transistors

•       Triodo

•       Variazione resistenza con la temperatura

•       Voltmetro elettrostatico

•       Voltmetro e sue portate