CORSO DI LAUREA IN FISICA

PROGETTO DI MIGLIORAMENTO QUALITATIVO DELLA DIDATTICA

L. 370/99, art.4, comma 2

*Titolo*	Soluzione di problemi di Fisica con l’uso di un PC.
*Obiettivi*	Addestrare gli studenti all’uso di applicativi implementati su PC per la risoluzione di problemi di Fisica mediante: soluzione numerica di equazioni algebriche o differenziali rappresentazione grafica animazione e simulazione di modelli
*Proponenti*	L. Angelini, L. Nitti, M. Pellicoro, E. Scrimieri.
*Destinatari*	Studenti del c.d.l. in Fisica di tutti gli anni di corso.
*Attuazione*	Il progetto prevede lo sviluppo di moduli, che devono far parte delle esercitazioni numeriche dei vari corsi d’insegnamento, senza richiedere ulteriore aggravio di ore di didattica. Le modalità di attuazione, previa acquisizione della disponibilità dei professori ufficiali dei corsi di insegnamento saranno concordate con gli stessi. I moduli proposti sono relativi ai corsi di esercitazioni di Fisica generale I, Fisica Generale II, Istituzioni di Fisica Teorica, ma possono essere ulteriormente sviluppati per altri corsi di esercitazione. L’attività didattica prevista deve svolgersi in un laboratorio di Informatica dove deve essere disponibile l’applicativo Mathematica. Con la riforma del c.d.l., prevista per l’a.a. 2001/02, questi moduli potranno far parte del corso d’insegnamento “Laboratorio di Fisica Computazionale”.
*Metodologia*	I moduli didattici devono essere sviluppati senza contenere eccessivi dettagli sui metodi numerici o sui linguaggi di programmazione e prevedono l’uso dell’applica-tivo Mathematica. È importante introdurre l’uso del PC non solo come uno strumento per eseguire calcoli, ma soprattutto come uno strumento utile alla comprensione ed alla risoluzione di problemi di Fisica. Il punto di partenza è un problema fisico e deve essere posta particolare attenzione all’aspetto metodologico: gli studenti devono essere addestrati a sviluppare un diagramma di flusso, che contenga tutti i passaggi necessari per pervenire alla soluzione ed a consultare la guida di Mathematica per selezionare la funzione utile all’oggetto della loro indagine. In tal modo svilupperanno un metodo di lavoro e prenderanno poco alla volta conoscenza delle potenzialità dello strumento informatico e della sua modalità d’uso. I moduli conterranno problemi di crescente difficoltà. All’inizio gli studenti utilizzeranno problemi già sviluppati, esaminando come è realizzata la soluzione ed osservando come essa dipende dai valori dei parametri significativi (facendo ricorso soprattutto alla rappresentazione grafica ed all’animazione dei modelli). Successivamente i problemi saranno proposti in modo che gli studenti individuino e realizzino l’algoritmo utile alla loro soluzione. Gli studenti saranno suddivisi in gruppi di lavoro, ciascuno composto da 3 unità, e discuteranno fra di loro il problema proposto alla ricerca della soluzione. È importante che gli studenti discutano fra di loro, prima di chiedere spiegazioni al docente: questa fase di lavoro favorisce l’approfondimento delle problematiche ed abitua al lavoro di gruppo.
*Contenuti*	INTRODUZIONE M00. Presentazione dell’applicativo Mathematica. FISICA GENERALE I M01. Pendolo semplice (senza l’approssimazione delle piccole oscillazioni). M02. Moto dei pianeti. M03. Modello cinetico di un gas perfetto. FISICA GENERALE II M04. Campo elettrico e superfici equipotenziali per alcune distribuzioni di cariche. M05. Campo magnetico prodotto da correnti. M06. Diffrazione prodotta da una fenditura. ISTITUZIONI DI FISICA TEORICA M07. Equazione di Schrödinger per la buca di potenziale. M08. Rappresentazione 3D animata delle distribuzioni elettroniche di un atomo. M09. Metodo variazionale per problemi a tre corpi.
*Impegno*	1) Sviluppo, produzione e verifica del software e della documentazione cartacea: 12 ore per ciascun modulo. 2) Svolgimento dei moduli in laboratorio: 48 sessioni di laboratorio, ciascuna della durata di 3 ore, assistite da un docente. L’impegno globale è di 252 ore da ripartirsi in egual misura tra i docenti proponenti.