Laboratorio di Fisica II - Vademecum per gli studenti

Vademecum Laboratorio di Fisica II A.A. 2012–13
Laboratorio di Fisica II - Vademecum per gli studenti
A.A. 2012-2013
Questo documento è nato dalla constatazione che, benché le informazioni relative al corso siano in parte
già reperibili al sito del C.d.L. e siano ripetute dal docente più volte durante le lezioni, molti studenti chiedono
notizie, soprattutto riguardo alle modalità degli esami, mentre alcuni addirittura commettono errori (come
non prenotarsi in tempo per le prove pratiche, o non presentarsi alle medesime, o a↵rontare le prove d’esame
con un metodo sbagliato) che possono portare a conseguenze per loro negative.
Per questo motivo si è cercato di raccogliere in un unico testo tutto ciò che riguarda l’organizzazione del
corso e delle prove d’esame, sia da un punto di vista organizzativo–fiscale sia, in qualche caso, nel merito
vero e proprio della materia, con indicazioni che speriamo possano essere minimamente utili, e di metterlo
a disposizione degli studenti fino dai primi giorni di frequenza alle lezioni. Il nostro scopo non è quello di
formalizzare una serie di norme burocratiche ma di informare e consigliare gli studenti su come a↵ontare al
meglio il corso e le relative prove.
Nel testo sono evidenziate in rosso le informazioni particolarmente importanti e in particolare quelle la cui
non–conoscenza o non–osservanza ha portato negli anni passati un certo numero di studenti a dover spendere
più tempo e/o conseguire un risultato meno soddisfacente di quello che avrebbero potuto raggiungere.
Organizzazione del corso
Dipartimento
Laboratorio
di Fisica
di Fisica II
(1º piano stanza 144)
Edificio
aule
Il corso consta di lezioni in aula e di 4 esercitazioni in laboratorio (il laboratorio è sito nella stanza 144 dell’edificio del Dipartimento di Fisica, al primo
piano, come mostrato nella figura) ed è dedicato alla teoria e pratica delle misure di grandezze fisiche di natura elettromagnetica. In particolare:
Negli ultimi anni accademici è stato consentito di frequentare nuovamente il laboratorio anche a studenti
che avevano già frequentato in un anno precedente. L’aumento degli iscritti che si è avuto e l’impossibilità
economica di attrezzare ulteriormente il laboratorio impediscono di mantenere questa concessione, per cui
da quest’anno accademico non sarà più permesso di frequentare il laboratorio più che una
volta nel proprio curriculum di studi.
Le lezioni in aula riguardano: introduzione alle grandezze di natura elettromagnetica (per quanto utile
al corso: l’approfondimento della materia è delegato ai corsi di elettrologia); teoria dei circuiti in corrente
continua ed alternata e metodi per la loro risoluzione; strumenti di misura, ossia teoria e uso del galvanometro,
strumenti a bobina mobile, multimetri digitali, oscilloscopio; aspetti concettuali e pratici delle misure da
eseguire in laboratorio.1 Le misure sono:
A Misure di forza elettromotrice e resistenza con metodo potenziometrico.
B Misure di impedenza con ponti in corrente alternata.
C Misure su circuiti risonanti.
D Misura del campo magnetico con sonda di Hall.
Laboratorio
L’attività di laboratorio sarà svolta dagli studenti in gruppi, che avranno la facoltà di elaborare relazioni
sulle misure svolte e consegnarle, entro i termini specificati dal docente. Le relazioni saranno corrette e
restituite agli studenti. Per l’attività in laboratorio e le relazioni valgono le norme che seguono:
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È disponibile un programma più dettagliato che viene aggiornato alla fine di ogni anno accademico.
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– non è consentito portare e usare in laboratorio personal computer, tablet, smartphone o oggetti similari e
i telefoni cellulari dovranno essere rigorosamente spenti prima di accedervi, pena l’espulsione e la perdita
della presenza.
– In laboratorio si deve tenere un comportamento corretto e rispettoso di quanto vi si trova. In particolare:
- i circuiti devono essere smontati alla fine di ogni turno: gli strumenti usati devono essere lasciati in
ordine sul loro banco e i cavi raccolti e riposti sulle rastrelliere, meno i cavi coassiali e i loro accessori,
che dovranno essere lasciati sul banco.
- È severamente vietato scrivere sulla superficie dei banchi, anche se a lapis, o sporcare/danneggiare in
qualunque modo le suppellettili del locale. Non si devono lasciare sui banchi oggetti di scarto come
fogli, bottiglie vuote, ecc., che dovranno essere gettati negli appositi cestini. Non si devono gettare
nei cestini rifiuti marcescibili (bucce di frutta, ecc.).
- Qualsiasi malfunzionamento/rottura degli apparecchi di laboratorio deve essere immediatamente segnalato ai docenti. In questo gli studenti non devono assolutamente temere alcuna conseguenza
negativa anche se il guasto fosse stato causato da un loro uso inappropriato: gli incidenti in laboratorio
succedono e nelle tasse universitarie è compresa anche una quota che tiene conto di questo. Quanto
sopra vale soprattutto per l’eventuale frequenza in laboratorio immediatamente prima degli esami,
circostanza in cui gli studenti potranno trovarsi da soli nel locale. Uno strumento guasto non segnalato
può influire negativamente durante una prova d’esame!
– Gli studenti monteranno il circuito relativo all’esperienza del giorno senza collegare/accendere i generatori
o collegare apparecchi delicati come la pila campione. A questo punto chiederanno a un docente di
controllare il circuito e solo dopo la verifica lo attiveranno e procederanno con le misure.
– Gli apparecchi che funzionano mediante corrente di rete non dovranno essere spenti e riaccesi in continuazione, ma tenuti in funzione per tutta la durata del turno, eventualmente scollegandoli nel passare da
un circuito a un altro, per ottemperare a quanto richiesto nel punto precedente.
– Le relazioni eventualmente presentate devono essere scritte a mano in bella calligrafia. È concesso
presentare in forma stampata eventuali tabelle di dati. Le relazioni dovranno essere in italiano corretto,
senza abbreviazioni o altre storpiature in stile “sms”!
– I grafici esplicitamente richiesti nel testo delle esercitazioni dovranno essere tracciati a mano su fogli di
carta millimetrata. Eventuali ulteriori grafici che gli studenti vogliano presentare a complemento della
relazione saranno accettati anche in versione stampata. I grafici tracciati a mano dovranno avere scale
che permettano di risalire immediatamente dalle lunghezze sul foglio alle quantità fisiche corrispondenti.
Questo significa che se su un asse è riportata una grandezza fisica F in unità U , il fattore di scala U/cm
da usare dovrà essere nella forma {1, 2, 2.5, 4 o 5} ⇥ 10n U/cm e si dovranno assolutamente evitare fattori
diversi (come ad esempio 3) che renderebbero meno diretto risalire dal grafico ai valori delle misure.
Facendo in questo modo potrà succedere che una parte non indi↵erente del foglio non venga utilizzata,
ma ciò è un inconveniente trascurabile rispetto a un grafico con scale cervellotiche. Le relazioni contenenti
grafici con scale diverse da quelle consigliate avranno valutazione negativa,
– Nelle relazioni non si deve fare un trattato di teoria, ripetendo quanto spiegato nelle dispense, a lezione e
nei fogli esplicativi che si trovano sui banchi di lavoro. È importante invece che siano spiegate le eventuali
scelte e↵ettuate per migliorare il risultato delle misure.
– Date le condizioni oggettive diverse rispetto alle misure e↵ettuate nel corso di Laboratorio I, non è
necessario rispettare strettamente l’impostazione che era richiesta per le relative relazioni. In particolare,
in molti casi non sarebbe possibile o conveniente e↵ettuare la stima a priori degli errori, per cui questa
fase andrà omessa.
– Le relazioni saranno valutate dal docente come accettate o non accettate, senza ulteriori distinzioni di
merito, dato che non è possibile controllare da chi e con quale sistema siano state e↵ettivamente elaborate. Sarà facoltà insindacabile del docente permettere o meno che una relazione non accettabile venga
riconsegnata agli studenti in modo che possano correggerla e ripresentarla per la valutazione.
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Vorremmo infine fare una raccomandazione fondamentale di carattere generale, valida sia per il lavoro
in laboratorio durante il corso, sia per l’esame finale, sia per l’attività di laboratorio in generale. Spesso
abbiamo verificato che gli studenti in laboratorio hanno una di↵usa tendenza a comportarsi in un modo
irrazionale, ossia a prendere misure su misure alla cieca senza controllare se queste abbiano un senso o no,
rimandando qualsiasi elaborazione a quando non avranno più modo di correggere eventuali errori nelle misure
e/o ottimizzare i risultati.
La prassi corretta implica di controllare immediatamente le misure mentre si prendono
e svolgere quel tanto di elaborazione che permetta di assicurarsi della loro correttezza ed
eventualmente di correggere gli errori.
Inoltre, in diverse misure esiste la possibilità di cambiare alcuni parametri e quindi di ottimizzare i
risultati, minimizzando gli errori. In questi casi la prassi corretta consiste nell’e↵ettuare una prima misura
“di prova” da cui ricavare almeno l’ordine di grandezza della/e quantità in studio e quindi determinare il
valore dei parametri variabili in modo da ottimizzare le misure vere e prorie.
Modalità di valutazione e esami
La valutazione complessiva del corso avviene tramite un esame finale, con votazione espressa in trentesimi.
Si ricorda che il corso comporta un obbligo di frequenza per quanto riguarda il laboratorio, che si concretizza nella presenza ad almeno 3 delle esperienze. In assenza di questo requisito non è consentito accedere
all’esame finale.
Esame finale
L’esame consta di una prova pratica e di un orale. La prova pratica consiste nell’esecuzione di misure
utilizzando gli strumenti del laboratorio e nella stesura di una relazione sulle medesime. Le prove pratiche
non sono ripetizioni pedisseque delle misure eseguite durante il corso, ma neppure richiedono sforzi particolari
di inventiva da parte dello studente: in molti casi sono state trattate in dettaglio durante le lezioni in aula
e di norma il testo specifica o comunque circoscrive gli strumenti da utilizzare.
La prova pratica si articola in due fasi: in una prima fase di 4 ore, a partire, di norma, dalle 9 del mattino,
gli studenti raccoglieranno e controlleranno i dati in laboratorio, mentre nel pomeriggio avranno altre 4 ore
a disposizione per redigere la relazione, senza però poter più accedere agli strumenti di misura.
Durante entrambe le fasi gli studenti potranno avvalersi di un calcolatore tascabile, di libri e appunti a
loro discrezione, comprese le dispense del corso. In particolare sarà possibile accedere sempre alla raccolta
di dati tecnici relativi agli strumenti di laboratorio. Come durante il corso, sono vietati l’introduzione e
l’uso di personal computer o similari (smartphones, tablets, ecc.), e di qualsiasi apparecchio che permetta
la comunicazione con l’esterno. Riguardo allo stile richiesto per le relazioni, valgono le indicazioni date per
quelle da preparare durante il corso. All’ingresso in laboratorio gli studenti sorteggeranno la propria prova
pratica, scegliendo uno dei doppi fogli protocollo a quadretti che contengono i rispettivi testi. Come prima
operazione, dovranno apporre il proprio nome e cognome immediatamente sotto al testo. La relazione dovrà
iniziare su quella stessa pagina e proseguire sulle tre facciate successive. Sarà cura degli studenti di munirsi
di un congruo numero di ulteriori fogli a protocollo a quadretti per continuare la stesura, se questa eccedesse
le quattro facciate. Le ristrettezze economiche e le complicazioni burocratiche a cui è attualmente soggetto
l’ateneo non permettono la fornitura di questi materiali di cancelleria. Saranno invece forniti i fogli di carta
millimetrata lineare o logaritmica per i grafici richiesti dalle prove. Si ricorda che le relazioni consegnate
dovranno essere scritte interamente a penna, salvo eventualmente i grafici.
Nei giorni immediatamente precedenti a un appello potrà essere eventualmente concesso agli studenti di
frequentare nuovamente il laboratorio per rinfrescarsi la memoria sugli strumenti. Questo comunque avverrà
compatibilmente con gli impegni dei docenti e l’utilizzo del laboratorio per altre attivività. L’eventuale
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apertura del laboratorio è curata dalla dr.sa Francesca Intonti e qualsiasi domanda relativa dovrà essere
indirizzata esclusivamente a lei. Il titolare non risponderà a messaggi su questo argomento.
Gli studenti che avranno consegnato una prova pratica non del tutto negativa potranno accedere all’esame
orale. Non sono ammessi all’orale tutti e solo gli studenti la cui valutazione della prova contenga il termine
“insufficiente”.
Per quanto riguarda le norme pratico–organizzative, vale quanto segue:
– Gli studenti che vorranno prender parte alla prova pratica per un determinato appello dovranno
prenotarsi utilizzando la procedura internet messa a disposizione dall’ateneo, entro i tempi previsti dalla
medesima. Non verranno fatte eccezioni per studenti che non risultino iscritti alla chiusura del periodo
previsto (di norma, 3 giorni prima dell’inizio dell’appello): questo perché le prove pratiche devono essere
programmate e preparate in anticipo dai docenti e occorre, quindi, conoscere tempestivamente il numero
esatto di candidati. In caso di insormontabile difficoltà a prenotarsi con la modalità standard, si consiglia di avvisare tempestivamente il docente per e-mail. In base al numero di iscritti, le prove pratiche
potranno essere suddivise su più giorni e i singoli studenti saranno avvertiti per e-mail del giorno a loro
assegnato. Allo scopo di evitare sovrapposizioni con altri esami, gli studenti potranno comunicare all’atto
dell’iscrizione le date in cui avrebbero questo tipo di difficoltà ed eventualmente anche una preferenza verso i primi o ultimi giorni di prove. Le preferenze saranno considerate, per quanto possibile, in sottordine
alle incompatibilità e secondo l’ordine temporale di iscrizione. Per quanto riguarda la distribuzione degli
studenti sui vari giorni (quando il numero di iscritti lo richiede) di prove pratiche, si fa presente che questa
non avviene in base all’ordine di iscrizione, ma in ordine alfabetico a partire da una lettera scelta a caso
di volta in volta. Questa modalità è stata preferita perché una percentuale non trascurabile di studenti
tende sistematicamente a cercare di rimandare i propri esami alla fine degli appelli; una scelta in base
alla posizione nella lista incoraggerebbe l’iscrizione “all’ultimo minuto”, con due ordini di e↵etti negativi.
Da un lato infatti si moltiplicherebbero i casi di studenti che non riescono a iscriversi per disfunzione
della loro connessione internet o del server d’ateneo, dall’altro non sarebbe possibile estrapolare anche
solo approssimativamente il numero di iscritti prima della chiusura della lista.
– Coloro che risultano prenotati per la prova pratica alla data di scadenza dovranno presentarsi all’esame
il giorno stabilito, pena l’esclusione dall’appello seguente, anche di altra sessione. L’organizzazione e
l’e↵ettuazione delle prove pratiche richiedono un impegno prolungato e finiscono per coinvolgere indirettamente anche i colleghi dei docenti interessati (ad esempio, per la necessità di spostare riunioni di
ricerca e altre atttività comuni); pertanto non si può accettare che gli studenti si prenotino se non sono
e↵ettivamente decisi a dare l’esame. La penalizzazione in caso di assenza potrà non avvenire solo in caso
di gravi e comprovati motivi di forza maggiore.
– Durante il primo appello delle sessioni con due appelli, gli studenti potranno decidere di non consegnare
la relazione della prova pratica e ripresentarsi al secondo appello. Se invece la prova pratica viene
consegnata e risulta totalmente negativa, al punto da escludere l’ammissione all’orale, lo studente non
potrà ripresentarsi al secondo appello. La stessa condizione vale per l’esame orale, nel caso che questo
si concluda con esito negativo o nel caso che lo studente rifiuti il voto assegnato. Questa regola si basa
sulla considerazione che a un esame totalmente negativo corrisponde una preparazione con lacune e
difetti non colmabili nel breve intervallo che intercorre fra due appelli di una stessa sessione; essa inoltre
vuole scoraggiare l’eventuale tendenza degli studenti a venire all’esame “tanto per provare”. Vi potranno
essere [molto rare] eccezioni a insindacabile giudizio della commissione d’esame: in particolare questo
potrà avvenire per prove pratiche che, a fronte di misure sostanzialmente corrette, presentino un unico
errore concettuale grave.
– La prova pratica e l’orale dovranno essere sostenuti all’interno di uno stesso appello, senza possibilità
di rimandare l’orale a un appello successivo. Qualora l’esame debba essere ripetuto, lo studende dovrà
sostenere di nuovo prova pratica e orale.
Infine, si ricorda che il metodo di gran lunga migliore per a↵rontare il corso di laurea consiste nel dare via
via gli esami dell’anno che si è frequentato, possibilmente subito dopo i corsi. Se questo è vero in generale,
è sperimentalmente provato oltre ogni dubbio che questo modus operandi è fondamentale per gli esami di
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laboratorio e che chi li pospone rispetto ad altri esami, magari dell’anno di corso successivo, con altissima
probabilità finirà per dover spendere molto più tempo e fatica e per conseguire un risultato peggiore. Per
questo motivo il titolare del corso ritiene non opportuno aderire alla prassi che permette agli studenti fuori
corso di far richiesta e ottenere appelli “ad personam” al di fuori di quelli ordinari o straordinari decisi dal
C.d.L., in quanto ciò incoraggerebbe un comportamento dannoso per gli studenti stessi.
Dispense e materiale didattico
Il testo principale per seguire il laboratorio è Esperimenti di elettricità e magnetismo del prof. Giacomo Poggi. Questo testo era stato fatto stampare a cura del Dipartimento di Fisica e veniva fornito agli
studenti a fronte di un rimborso–spese. Le copie cartacee sono attualmente esaurite e, anche date le condizioni economiche in cui si trova l’università, non si prevede una ristampa, ma è possibile scaricare il libro
sotto forma di documento PDF al sito http://studenti.fisica.unifi.it/⇠a perego/
È possibile inoltre accedere in rete a ulteriori dispense e materiale didattico che copre argomenti non
trattati nel testo del prof. Poggi o ne costituisce un complemento didattico. I siti corrispondenti sono:
– http://hep.fi.infn.it/fisichetta2/strum.lab.1parte.pdf
http://hep.fi.infn.it/fisichetta2/strum.lab.2parte.pdf
http://hep.fi.infn.it/fisichetta2/strum.lab.3parte.pdf
A questi indirizzi si trova, suddivisa in tre parti, la documentazione relativa agli strumenti di laboratorio,
scannerizzata dai manuali originali.
– http://studenti.fisica.unifi.it/⇠a perego/ da questa pagina si accede ai materiali didattici messi
a disposizione dal docente (non necessariamente realizzati dal medesimo). La pagina relativa al presente
corso contiene il testo di riferimento del prof. Poggi sotto forma di documento PDF, altre dispense sugli
argomenti non trattati nel testo principale o a complemento di esso, l’errata–corrige della versione a
stampa testo principale disponibile fino allo scorso A.A. (le correzioni sono già inserite nel documento
PDF), campioni stampabili di carta millimetrata lineare e semilogaritmica, i testi e le soluzioni dei
compiti scritti dati quando vigeva un ordinamento precedente, utilizzabili come materiale per esercizi, il
programma dettagliato dei precedenti A.A. e una copia del presente documento.
– http://hep.fi.infn.it/FOC/lezespfisIIA.htm contiene materiale visuale proveniente dal corso tenuto dal prof. Ettore Focardi nell’A.A. 04/05.
Docenti
Per l’anno accademico 2012–2013 il corso sarà tenuto da Andrea Perego, a cui si affiancherà la dr.sa
Francesca Intonti. Di seguito diamo i riferimenti per entrare in contatto:
– Andrea Perego
- Studio: stanza 177 dei locali del Dipartimento di Fisica
- Numeri di telefono interni: 2247 (studio), 2066 (laboratorio didattico del presente corso), 2711 (laboratorio di ricerca, nell’edificio INFN)
- Email: [email protected]
- Pseudonimo su Skype: spiderbatbug
– Francesca Intonti
- Numeri di telefono interni: 2499, 2453.
- Email: [email protected]
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Fornitura dati da parte degli studenti
Per memorizzare e gestire tutti i dati necessari allo svolgimento del corso e degli esami (presenze in
laboratorio, situazione eventuali relazioni, dati relativi agli esami ecc.) il titolare utilizza con successo
da diversi anni un database. Gli studenti che intendono frequentare il laboratorio e/o presentarsi agli
esami devono fornire preventivamente un minimo di dati, comprendente un indirizzo di posta elettronica
al quale possano essere contattati. Questo recapito è fondamentale per tutte le comunicazioni da parte
del docente relative al corso o agli esami, come quelle inerenti la data della prova pratica o dell’orale, il
risultato della prova pratica (comunicato solo all’interessato per massimo rispetto della privacy) o qualsiasi
altro messaggio che si renda necessario. Per la fornitura dei dati da quest’anno sarà disponibile un’apposita
pagina web al sito http://studenti.fisica.unifi.it/⇠a perego/. I dati forniti saranno utilizzati dai
docenti esclusivamente per gli scopi inerenti il corso e per nessuna ragione saranno divulgati a terzi. I docenti
non sono responsabili di qualsiasi inconveniente a cui possano essere soggetti, per mancanza di comunicazione,
studenti che non abbiano fornito i propri dati.
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