89990 - ESPERIMENTAZIONI DI FISICA 1 (6 CFU)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le basi per una corretta elaborazione statistica dei dati sperimentali. In particolare, è in grado di calcolare con i minimi quadrati e con il metodo della Massima Verosimiglianza i parametri di una relazione polinomiale. E' inoltre in grado di effettuare un test per la verifica delle ipotesi statistiche e di realizzare alcuni semplici esperimenti in laboratorio.

Contenuti

• Cenni storici di statistica.

• Il procedimento di misura; il sistema internazionale di unità di misura; errori di misura, errori di risoluzione, sistematici e casuali; precisione ed accuratezza; descrizione statistica di campioni di dati, istogrammi e distribuzioni.

• Elementi di base di probabilità' e statistica; definizione assiomatica di probabilità'; teorema di Bayes; distribuzioni di probabilità' normale, uniforme, binomiale, di Poisson; momenti di una distribuzione.

• Teoremi centrali del limite.

• Valutazione statistica di dati astronomici (rapporto segnale-rumore).

• Propagazione degli errori. Esempi di propagazione degli errori in astronomia. 

• Principio di massima verosimiglianza e metodo dei minimi quadrati. Applicazione del metodo dei minimi quadrati in astronomia.

• Test statistici. Test del chi-quadro, test di Student, Z-test, test di Fischer.

• Correlazioni.

• Introduzione alla statistica bayesiana.

• Esperimenti di laboratorio: contatore Geiger

• Laboratorio informatico: analisi statistica con R e Python; simulazione di numeri casuali; applicazione dei metodi MonteCarlo, analisi statistica di dati astronomici.

Testi/Bibliografia

P. Fornasini, “The uncertainty in physical measurements”, Springer.

P. R. Bevington & D. K. Robinson, "Data reduction and error analysis for the physical sciences", McGraw Hill

 

Metodi didattici

L'insegnamento include presentazioni powerpoint e lezioni alla lavagna.

Il corso prevede la partecipazione obbligatoria a (1) una prova in laboratorio di fisica sperimentale e (2) una prova di analisi statistica di dati astronomici. Per queste prove gli studenti saranno divisi in gruppi di 3-4 studenti ognuno. Inoltre il corso prevede lezioni nel laboratorio informatico, volte ad applicare le tecniche statistiche spiegate a lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame prevede

• presentazione di una relazione scritta per ogni gruppo che descriva l'attività' svolta durante le prove. 
• esame orale sugli argomenti di statistica e probabilità' svolti a lezione e discussione degli elaborati delle prove

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni powerpoint e lavagna. Tutte le slides usate durante le lezioni saranno disponibili.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessio Mucciarelli