Introduzione al Laboratorio di Fisica: gli errori nelle misure sperimentali

Abstract

L'attività di laboratorio deve fornire agli studenti la possibilita di effettuare osservazioni quantitative di grandezze fisiche facilmente individuabili e analizzabili. Per questo motivo, bisogna pensare esperimenti operativi, cioe esperimenti che possano essere eseguiti in laboratorio allo scopo di studiare la relazione tra le varie grandezze fisiche coinvolte e quindi determinare la relativa legge fisica. Questi esperimenti hanno valenze didattiche prevalenti per la misura, l'analisi dei dati, la formalizzazione della legge fisica e per gli aspetti formativi in generale. Gli esperimenti illustrativi, cioe esperimenti in cui viene visualizzato un determinato fenomeno fisico, non sono indicati per attivita di laboratorio finalizzata all'analisi dati; essi sono utili da mostrare in classe durante la lezione allo scopo di attirare l'attenzione degli studenti e stimolare la riflessione su una particolare fenomenologia, prima di trattare formalmente lo specifico argomento. Il materiale raccolto in questo volume proviene sostanzialmente dalle lezioni di Laboratorio di Fisica tenuti dall'autore per i Corsi di Studio della ex Facolta di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali confluita oggi nella Scuola delle Scienze di Base ed Applicate dell'Universita degli Studi di Palermo. Nella prima parte del libro, viene affrontato il problema della stima degli errori nelle misure dirette e viene trattata la propagazione degli errori nelle misure indirette. Nella seconda parte, vengono introdotti i metodi elementari di analisi statistica dei dati sperimentali e viene quindi introdotta la funzione di distribuzione di Gauss per gli errori casuali. La trattazione degli argomenti e focalizzata principalmente sul significato fisico delle nozioni introdotte piu che sul formalismo matematico-statistico, con un'esposizione non sempre completamente rigorosa