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MISURE ED ANALISI DATI

MISURE ED ANALISI DATI. SSIS. Scopo del corso. Dare le basi corrette per Analisi dei dati Presentazione dei dati Confronto fra dati sperimentali e previsioni teoriche Raccolta /archiviazione dei dati. MISURA E SCIENZA. Un po’ di storia. MISURA E SCIENZA.

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MISURE ED ANALISI DATI

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Presentation Transcript

  1. MISURE ED ANALISI DATI SSIS

  2. Scopo del corso • Dare le basi corrette per • Analisi dei dati • Presentazione dei dati • Confronto fra dati sperimentali e previsioni teoriche • Raccolta/archiviazione dei dati Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  3. MISURA E SCIENZA Un po’ di storia

  4. MISURA E SCIENZA • Nel nostro mondo mediatico si privilegia il ruolo delle idee • Concetti • Pensiero • Teoria • Ideologie Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  5. MISURA E SCIENZA MA Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  6. MISURA E SCIENZA Ricordate Ogniidea è pur sempre un modello Il controllo dev’essere fatto sempre sulla misura Il controllo è semprenumerico (quantitativo) Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  7. MISURA E SCIENZA Il mondo antico (mediorientale, greco, romano) • Conobbe i numeri • Interi • ... e positivi • Razionali • ... e positivi Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  8. MISURA E SCIENZA • Non conobbe • Lo zero • I numeri irrazionali • I numeri negativi • La notazione posizionale Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  9. MISURA E SCIENZA • Non ebbe simboli speciali per i numeri • Uso di lettere • Un embrione di notazione posizionale nei numeri romani Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  10. MISURA E SCIENZA • Uniche eccezioni, per Indiani e Maya: • Zero e notazione posizionale • Ma non ne fecero nulla • I conti venivano fatti con gli abachi • Ancora in uso Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  11. MISURA E SCIENZA Una conseguenza importante Non potendo fare calcoli ed approssimazioni con numeri grandissimi e piccolissimi non fu possibile il metodo sperimentale Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  12. MISURA E SCIENZA IL MONDO ANTICO NON CONOBBE LA MISURA Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  13. MISURA E SCIENZA • In realtà • La conobbe nelle applicazioni tecnologiche • Non le attribuì mai valore conoscitivo • E tanto meno quello di Valore • Compito di Religione, Pensiero e Filosofia • ... ed anche adesso .... Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  14. MISURA E SCIENZA • Le cose cambiarono quando gli Arabi introdussero i numeri indiani • Notazione posizionale • Presenza dello zero (parola araba) • Sistema decimale (le nostre 10 dita...) • Intorno al 900 - 1000 Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  15. Il metodo sperimentale al lavoro

  16. Il metodo sperimentale • Circa 1600: • Galilei pone al centro dell’indagine conoscitiva il fatto • Con fatto egli intende il risultato numerico di una misura • È l’addio alla Sapienza degli Antichi • ... ma anche alla Verità Rivelata e ad ogni ideologia precostituita • … abbastanza per un processo ... • ... ed anche adesso .... Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  17. Il metodo sperimentale • Il metodo si sviluppa da sé • Inizialmente sui problemi della meccanica celeste • Cresce in modo empirico • Nessuna sistemazione filosofica precostituita Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  18. Il metodo sperimentale • Attualmente è ancora in evoluzione • Nel ‘900 scopre anche alcuni dei propri limiti • Meccanica quantistica • Complessità • Oggi importante nei fenomeni biologici • Buchi neri? Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  19. Il metodo sperimentale Vediamo i punti fondamentali della tecnicaconoscitiva (es.: gravitazione, spettri atomici) Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  20. Il metodo sperimentale • All’inizio, di fronte ad un fenomeno sconosciuto... • ... si raccolgono dati sul fenomeno • Tycho Brahe, righe spettrali, raggi cosmici ... • all’inizio di qualunque tipo, • poi soprattutto numerici Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  21. Il metodo sperimentale • Si cercano leggi empiriche di sintesi • Gravitazione: Kepler • Righe spettrali: Rydberg • Raggi cosmici: particelle e numeri quantici, ... • Si costruiscono dei modelli o delle teorie • La gravitazione con Newton, ma anche altri • I modelli del gas perfetto • I modelli atomici • I modelli del nucleo Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  22. Il metodo sperimentale • Le teorie fanno delle previsioni • Sempre numeriche • La legge di gravitazione, la fisica quantistica + relatività • Nuovi esperimenti vanno a verificare le previsioni delle teorie In ogni caso ricordate che nulla è “esatto” • ...e la ragione è che... Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  23. Il metodo sperimentale La misura è sempre il risultato dell’interazione fra due sistemi fisici • Uno noto male • il fenomeno da studiare • L’altro noto meno peggio • L’apparato sperimentale Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  24. Il metodo sperimentale • Tenete presente che anche nei problemi di Fisica nulla è “esatto” • ...un sasso cade da 2,7 m in un punto dove l’accelerazione di gravità è di 9.8 ms-2... • 2.7 o 2.72 ? • 9.8 o 9.82 ? o 9.817 ? Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  25. Il metodo sperimentale • Alla fine del ‘700Gauss scopre che le misure non sono mai esatte • Pare che le posizioni di una stella non gli venissero mai uguali • Però -da par suo- osserva che sono sì diverse, ma si assomigliano Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  26. Il metodo sperimentale • Gauss comprende che • La stella appare muoversi lievemente nel campo visivo • Ci sono piccole vibrazioni dello strumento • .... • Alla fine le posizioni della stella sono sempre diverse Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  27. Il metodo sperimentale • Se però si ripetono molte misure appare un fatto nuovo Le misure si addensano attorno ad un valore centrale e sfumanorapidamente al di fuori di esso Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  28. Il metodo sperimentale • Ecco alcune rappresentazioni abbastanza intuitive • un’ipotetico set di misure sulla posizione di una stella • Vantaggio della simulazione a calcolatore • Quantità e popolazione del campione Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  29. Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  30. Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  31. Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  32. Il metodo sperimentale • Oggi sappiamo che i risultati di una misura sono inficiati da almeno queste incertezze: Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  33. Il metodo sperimentale • Somme di piccole incertezze dovute sia al fenomeno sia allo strumento, sia alla loro interazione, sia... • Errori casuali • Imperfetta conoscenza degli strumenti • Errori sistematici sperimentali • Incertezze di calcolo • Errori di approssimazione • Incertezze dovute al metodo di calcolo • Errori di sistematici teorici Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  34. Il metodo sperimentale Errori sistematici nella teoria? CERTO! Anche nelle previsioni teoriche ci possono essere (e ci sono) errori Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  35. Il metodo sperimentale • Casuali: se si usano metodi di stima statistica • MonteCarli • Catene di Markov • ... • Sistematici: • Arrotondamenti • Metodi di soluzione diversi • Problemi nel continuo risolti alle differenze finite Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  36. Quindi... calcolo degli errori vuol dire stima delle incertezze E questa stima ha sempre valore statistico Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  37. Quindi... Confronto con la teoria vuol dire Confronto fra due incertezze E questo confronto ha sempre valore statistico Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  38. Il metodo sperimentale • È Scienza (= fisica?) tutto lo scibile che si richiama al metodo sperimentale • Il resto no • ... con buona pace di molta gente • ... ed anche adesso .... • È comunque un processo in fieri • Le alte energie hanno cominciato con osservazioni • empiriche • non numeriche • qualitative • sui raggi “cosmici”! Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  39. Sistemi di misura

  40. I sistemi di misura ATTENZIONE L’UNICA DEFINIZIONE DELLE GRANDEZZE FISICHE È QUELLA OPERATIVA Un addio ai concetti di stampo filosofico Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  41. LA DEFINIZIONE DI UNA GRANDEZZA FISICA È IL PROCESSO DELLA SUA MISURA Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  42. Insomma... Una provocazione • Cos’è il tempo? • Quella cosa che si misura con gli orologi Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  43. I sistemi di misura • Unico sistema da usare: il SI • Tollerate alcune unità extra come Å, eV, ly, pc,... • A parte l’eV ed il pc cercate di evitare tutto il resto • Gli astronomi continuano ad usare il CGS • ... • Ricordate Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  44. I sistemi di misura • Per quanto ci riguarda i tentativi di sistemazione sono stati numerosi • CGS • MKS • MKSW • UEM • UES • BIS (BritishImperial System) • ... Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  45. I sistemi di misura • Il numero di unità usate nella storia ed usate adesso è incredibile • Intorno al migliaio • Massimo input: Inghilterra ed Olanda • Navigazione e commercio • Oggi ci si aggiunge la Cina... • Che però ne porta una decina scarsa (lunghezze, aree, volumi, masse) • Una civiltà contadina, e non di navigatori Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  46. I sistemi di misura • Attenzione: • ormai le quantità fondamentali non coincidono coi campioni • I campioni fondamentali sono noti con livelli diversi di precisione • Il SI comprende definizioni sia di unità fondamentali, sia unità derivate, sia regole per la scrittura, sia definizioni di prefissi Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  47. I sistemi di misura • Unità fondamentali: kg, m, s, C • E poi parecchie altre (candela, radiante, …) • Campioni • Unità di frequenza (transizione iperfini di Cs) • In corso di ridefinizione • Velocità della luce nel vuoto • Tempo e spazio sono quantità derivate! • Campione di massa (Pt-Ir a Sévres) • In corso di ridefinizione • Campione di corrente elettrica • La carica elettrica è derivata! Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  48. I sistemi di misura • Unità derivate: quante se ne vuole • Viscosità • Rendimento termico di una stufa • Potere detonante di una benzina • ... • Definite sempre in base a precisi protocollitecnici • Ricette • Definite da istituti di metrologia Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  49. I sistemi di misura • Tutti i nomi delle unità cominciano con la lettera minuscola • Le maiuscole o minuscole nei simboli sono obbligatorie Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

  50. I sistemi di misura • I nomi delle unità sono obbligatori • I simboli delle unità sono obbligatori • Maiuscole e minuscole sono obbligatorie • Così • In italiano è meglio dire kilometro che non chilometro Flavio Waldner - Dipt.di Fisica - UDINE - Italy

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