Liceo
Scientifico
Lab. di Fisica
Liceo Scientifico
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Laboratorio di Fisica |
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progetto Lauree Scientifiche "FARE SCIENZA CON IL COMPUTER"
Dipartimento di Fisica (Universita' di Trieste, Ed. F, via Valerio 2, II piano)
FISICA COMPUTAZIONALE A. Pisani, G. Pastore, M. Peressi, E. Smargiassi
Lo scopo principale di questa serie di stages è quello di stimolare l'interesse e promuovere l'attitudine alla soluzione di problemi specifici (problem solving), cominciando ad apprendere gli strumenti necessari per affrontare e risolvere in modo numerico semplici problemi reali usando le conoscenze basilari delle materie scientifiche. Gli stages consistono in sessioni assistite al computer presso il Laboratorio informatico del Dipartimento di Fisica comprendenti la presentazione di un problema specifico, la spiegazione di algoritmi per la sua soluzione, l'utilizzo critico di alcuni programmi nonché l'analisi e la discussione dei risultati di simulazioni diverse per dati in input, condizioni, algoritmi (esperimenti what-if, che cosa succede se). Si prevedono cenni agli elementi basilari dei linguaggi di programmazione (principalmente Java) e all'implementazione specifica degli algoritmi nei codici usati.
Eventuali ulteriori approfondimenti sul linguaggio di programmazione sono previsti in sessioni di laboratorio successive, da concordare con gli studenti più interessati a questo aspetto.
I contenuti di questa serie di stages si complementano a vicenda, dando la possibilità di fare esperienza con simulazioni sia di tipo stocastico che deterministico; la struttura comunque è tale da consentire di partecipare in modo fruttuoso anche ad uno solo di questi stage.
L'organizzazione è in collaborazione con il Centro Nazionale di Simulazione Numerica CNR-INFM Democritos di Trieste. Vedere: http://www.democritos.it/edu/index.php/Main/HomePage per materiale didattico.
STAGE, dalle 15 alle 18, presso il Laboratorio informatico Poropat del Dipartimento di Fisica (Universita' di Trieste, Ed. F, via Valerio 2, II piano)
FARE SCIENZA CON IL COMPUTER: LE LEGGI DEL MOTO - PIANETI, SATELLITI...
A partire dalla legge di gravitazione universale e dalla legge di Newton, si può ricostruire numericamente l'orbita di un pianeta, e riscoprire le 3 leggi di Keplero. Si può anche prevedere cosa succederebbe se la legge di forza fosse diversa. Con procedimento numerico analogo, si può prevedere il moto dei satelliti, e più in generale di un corpo sottoposto ad altri tipi di forze, comprese quelle esercitate dai campi elettrici e magnetici o forze di attrito.
FARE SCIENZA CON IL COMPUTER: L'ESSENZIALE E' INVISIBILE AGLI OCCHI...
Il modello di rotazione delle galassie con materia oscura mostra che la rotazione delle galassie a spirale non può essere spiegata solamente con la materia visibile. La dinamica newtoniana ci permette di calcolare l'ammontare della materia addizionale, che chiamiamo "oscura", necessaria per calcolare correttamente la curva osservata di rotazione delle galassie. Qui viene usato un modello semplice per simulare la curva di rotazione delle galassie e la distribuzione di materia visibile (cioè le stelle) dentro una galassia. È possibile variare i parametri della distribuzione di materia per migliorare la descrizione della rotazione delle galassie.
FARE SCIENZA CON IL COMPUTER: RAPPRESENTARE CON UN COMPUTER FENOMENI CASUALI E UTILIZZARLI
Il comportamento di alcuni sistemi fisici è impredicibile o per ragioni pratiche (sistemi caotici) o per questioni di principio (alcuni fenomeni del mondo microscopico). Tale impredicibilità può essere utilizzata per costruire algoritmi utili in molte branche della Fisica. Algoritmi e la loro implementazione su computer verranno discussi con diversi esempi.
FARE SCIENZA CON IL COMPUTER: FISICA MODERNA E PROBABILITÀ
L' imprevedibilità di alcuni fenomeni fisici può essere controllata in modo statistico attraverso il concetto di distribuzione di probabilità. L'argomento sarà discusso attraverso esempi di calcoli relativi alla trattazione quantistica degli elettroni, liberi, in atomi e in molecole.
FARE SCIENZA CON IL COMPUTER: IL MOTO BROWNIANO
Nel 1827 il botanico Brown osservava che i granelli di polline sospesi nell'acqua descrivono un moto a zig-zag, casuale. Nel 1905 Einstein fornisce la spiegazione del moto browniano e, anche per questo, nel 1921 vince il premio Nobel. Questo moto è provocato dalle collisioni di tante piccole particelle (non visibili sulla scala osservativa scelta) sulle particelle di dimensione e massa molto maggiore, di cui si vede solamente il moto risultante. Con l'aiuto di numeri pseudocasuali generati dal computer comprenderemo e simuleremo numericamente questo fenomeno.