Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2009/10
05DAJDR, 01DAJAX, 05DAJJA
Progetto multidisciplinare I
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica - Vercelli
Corso di Laurea in Ingegneria Civile - Vercelli
Corso di Laurea in Electronic And Computer Engineering - Vercelli
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Agnello Michelangelo ORARIO RICEVIMENTO PO FIS/01 30 0 0 10 7
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
FIS/01 3 A - Di base Fisica e chimica
Obiettivi dell'insegnamento
Questo corso ha lo scopo di porre gli studenti a contatto con problemi pratici che riguardano argomenti dei corsi del primo anno, come Meccanica, Elettromagnetismo e Ottica, Metodi Probabilistici e Statistici, Chimica per l'Ingegneria. Nella prima parte del corso che si conduce in aula, vengono affrontati alcuni argomenti della Metrologia, come le unità di misura e la teoria degli errori. Nella seconda parte, che si effettua in laboratorio, si mettono in pratica le nozioni acquisite in aula, effettuando misure di grandezze fisiche su esperienze in cui sono coinvolte grandezze introdotte nei corsi del primo anno.
Competenze attese
Tramite questo corso, lo studente acquisire nozioni e informazioni fondamentali per le misure di grandezze fisiche. Sarà in grado di effettuare misure di grandezze fisiche, dalle più elementari a quelle più precise e complicate. Tramite la teoria e l'ausilio degli strumenti di calcolo che ha imparato ad utilizzare, sarà in grado di analizzare i dati sperimentali in modo corretto per arrivare ad una valutazione della grandezza misurata.
Prerequisiti
Agli studenti è vivamente consigliato di seguire la presentazione in aula delle esperienze e dei metodi di misura e trattamento dei dati. E' ovviamente indispensabile aver seguito i corsi di Meccanica ed Elettromagnetismo e Ottica. Sono anche utili i corsi di Calcolo per Ingegneri, Metodi Probabilistici e Statistici ed Algebra Lineare per Ingegneri.
Programma
Il corso prevede una parte teorica ed una parte di laboratorio. Per la parte teorica, svolta in modo da accentuarne l'applicazione pratica il più possibile, gli argomenti sono:
1. Unità di misura nel S.I.
1.1. Grandezze fisica
1.2. strumento di misura
1.3. definizione operativa
1.3.1. criterio di somma
1.3.2. criterio di confronto
1.3.3. scelta dell'unità di misura
1.4. misure dirette ed indirette
1.5. grandezze fisiche fondamentali e derivate
1.6. definizioni delle unità di misura
1.7. campioni delle unità di misura
2. Misure dirette
2.1. errore nella misura diretta x
2.1.1. accuratezza della misura
2.1.2. errori strumentali
2.1.3. errori sistematici
2.1.4. errori accidentali
2.2. Valutazione statistica dell'errore
2.2.1. Alcune definizioni
2.2.2. media aritmetica
2.2.3. devianza
2.2.4. varianza
2.2.5. varianza empirica
2.2.6. errore standard o scarto quadratico medio
2.3. Istogrammi e distribuzione di probabilità
2.3.1. funzione di distribuzione o densità di probabilità per grandezza continua
2.3.2. funzione di distribuzione o densità di probabilità per grandezza discreta
2.3.3. distribuzione normale o di Gauss
2.3.3.1. flessi
2.3.3.2. FWHM (full width at half maximum)
2.3.3.3. media
2.3.3.4. deviazione standard
2.3.4. distribuzione di Binomiale
2.3.4.1. media e deviazione standard
2.3.5. distribuzione Poisson
2.3.5.1. media e deviazione standard
2.3.6. regola della radice quadrata
2.3.7. metodo del chi-quadro 2
2.4. Misure di più grandezze correlate
2.4.1. media
2.4.2. deviazione standard
2.4.3. covarianza
3. rappresentazione grafica dell'errore
4. Misure indirette
4.1. Propagazione degli errori
5. Metodi di curve-fitting
5.1. medie pesate
5.2. metodo dei minimi quadrati.
Laboratori e/o esercitazioni
Per quanto riguarda le esperienze di laboratorio, attualmente sono disponibili due esperienze: misura delle resistenze e misura della temperatura di fusione del Salolo.
Nella prima esperienza si misurano moltissime resistenze con tolleranze dell'1% e 5%. Si devono riportare i risultati su di un istogramma trovando la funzione di distribuzione che meglio li interpola, utilizzando il metodo del chi-quadro, e da questa si deve dedurre la conformità di quanto dichiarato dal produttore. Nella seconda esperienza occorre portare a fusione il Salicitato di Fenile, con un'apposita apparecchiatura, e misurarne con una termocopia la temperatura di fusione. Per la preparazione delle tesine, occorrerà far uso di programmi, installati sui personal computer del Laboratorio di Informatica, che serviranno per effettuare l'analisi dei dati e scrivere la tesina. I programmi sono ORIGIN, LABVIEW e SCIENTIFIC WORD.
Bibliografia
Testo di riferimento.
M. Agnello - Meccanica e Metrologia - Società Editrice Esculapio
Testi ausiliari.
Fondamenti di Statistica. G. Togliatti
HOEPLI
Laboratorio di Fisica: Statistica F. Barone, L. Milani, G. Russo
EdiSES
Altri testi di introduzione alla Fisica Statistica e di introduzione alla Metrologia.
Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
L'esame consiste nella preparazione di una relazione per l'esperienza scelta e di un programma di acquisizione della termocoppia tramite LabView. La relazione deve contenere una presentazione dell'esperienza con la relativa spiegazione teorica, le misure effettuate, la metodologia della misura e del trattamento dei dati ed infine il risultato finale con le osservazioni del caso. Le relazioni verranno valutate e sarà richiesta un'integrazione orale. Il voto finale dipenderà dalla relazione, da una valutazione dell'assistente e dall'orale secondo il seguente peso:

70% Relazione
15% Orale
15% Valutazione assistente
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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