Vivere significa correre dei rischi - DOC by 6t0SpFkz

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									Il primo linguaggio di programmazione
era basato sul saldatore con cui si stabilivano i
collegamenti fra i circuiti della macchina in modo che
essa eseguisse le operazioni desiderate (anni ’40)

In seguito, con lo sviluppo di macchine programmabili,
viene introdotto il linguaggio macchina, codici
costituiti da “uni” e “zeri”, che la macchina sapeva
interpretare (ma solo quella particolare macchina)

Poi, metà anni ’50, nascono i linguaggi ad alto
livello, come il Fortran e il Cobol, con un
programma compilatore per ciascun tipo di macchina,
che li traduceva nel linguaggio specifico di questa,
così un programma scritto in Fortran poteva girare su
qualsiasi calcolatore
E in seguito, i linguaggi interpretativi, come il BASIC,
con un programma interprete, che traduceva in linguaggio
macchina, ed eseguiva, un’istruzione dopo l’altra

Negli anni ’80 si diffondono i calcolatori personali (Apple,
IBM, e altri), con potenze di calcolo via via crescenti, ben
presto addirittura maggiori di quelle delle grandi macchine
(mainframe) usate fino a pochi anni prima nei centri di
ricerca o nelle banche
E si diffonde anche l’idea che l’alfabetizzazione
informatica richieda di saper programmare, conoscere
un linguaggio di programmazione
(in particolare il Basic)
DF 9_12 gvp   30 Aprile 2007
Ma poi si cominciano a usare i
  pacchetti applicativi
e nessuno pensa più che tutta la popolazione debba imparare a
programmare!

Pacchetti applicativi la cui conoscenza è considerata oggi un
requisito essenziale per l’ingresso del mondo del lavoro:

    videoscrittura                    per scrivere testi

      fogli elettronici               per svolgere semplici calcoli

      database                   per la creazione e la gestione di archivi

A cui poi si aggiungono vari altri tipi di pacchetti

 matematica (calcolo numerico e simbolico)
 grafica
 progettazione tecnica (elettronica, architettura, meccanica)
 eccetera

Indicibile gamma di prestazioni e possibilità offerte dai
programmi,
impossibilità di conoscerle o addirittura di esplorarle,
susseguirsi di versioni successive, con voracità sempre
crescente in termini di memoria e capacità di elaborazione

I pacchetti hanno duplice ruolo nell’ambito della
didattica:
 come oggetto di insegnamento
 ma anche come strumento didattico (prezioso)

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Particolarmente interessanti sono i       fogli elettronici
in inglese spreadsheet
il primo fu Visicalc per Apple II, poi Lotus 1-2-3, poi Quattro
e oggi il più diffuso è Excel

I fogli elettronici sono nati (e si sono diffusi grandemente)
per eseguire agevolmente calcoli di matematica finanziaria
(se prendo un mutuo decennale a un certo interesse quale sara’ la rata
annuale? e se cambia l’interesse o il periodo?)
ma sono utilissimi nella didattica della Fisica (perciò usati in vari libri)

intanto perchè consentono di tracciare facilmente grafici sia di
dati sperimentali raccolti in tabelle sia di funzioni matematiche

e poi perchè consentono di “simulare” fenomeni fisici

Facciamo due esempi al riguardo

1) Teoria degli errori
sappiamo che eseguendo medie di molte misure
(di una stessa grandezza, prese in condizioni identiche)
si ottiene una forte riduzione dell’errore casuale
(ma non di quello sistematico!):
la varianza diminuisce con il numero N delle misure,
l’errore standard con 
Ma eseguire un gran numero di misure è oltremodo tedioso e dunque
vivamente sconsigliato per una vita lunga e serena

Il foglio elettronico ci permette di simulare le misure generando
numeri casuali NC con caratteristiche statistiche preassegnate (distribuzione
normale, uniforme, ....) che possiamo sommare al “valore vero”
E allora se la misura generica è, poniamo: 100 + NC
il suo errore standard sarà la deviazione standard di NC


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Ma se generiamo N numeri casuali e li usiamo per creare N
misure (ciascuna 100 + NC),
la media di queste avrà l’errore standard ridotto di N
(in media, ma non esattamente, dato che si tratta di numeri
casuali, proprio come avviene con le misure “vere”)

E alla fine è molto istruttivo creare una tabella che riporti, per
vari valori di N, la media delle misure simulate e lo scarto dal
valor vero, che diventa via via minore al crescere di N
Per esempio per N = 10, 100, 1000
(perchè N così diversi?)


2) Metodo ricorsivo                   per risolvere problemi dinamici
siamo abituati a ragionare in termini di equazioni
differenziali: data la legge F = M a
se conosciamo F e M, calcoliamo a, e poi integrando ricaviamo
prima la velocità e poi lo spazio percorso

Le cose però si complicano quando F non è costante,
peggio ancora se M varia a sua volta lungo il percorso
(razzo che brucia il combustibile),
 fino al caso non affrontabile proprio in cui la legge temporale
di F è del tutto arbitraria
(forza casuale che agisce su una particella.....)
Proviamo invece a discretizzare l’asse dei tempi,
suddividendolo in tanti intervallini t, in ciascuno dei quali
tutte le grandezze variabili possano essere ragionevolmente
supposte costanti




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E allora

Nell’intervallino generico
- l’accelerazione è certamente
a = F/M       (con F e M pertinenti all’intervallino)
- la velocità quella dell’intervallino precedente più la
variazione v = a t
- lo spostamento ........
E tutto ha inizio a partire da un insieme di condizioni iniziali
prefissate (posizione iniziale e velocità iniziale del corpo)


Il metodo e’ detto ricorsivo perche’ i risultati dei
calcoli per un dato intervallino costituiscono poi le
condizioni iniziali per il successivo

Ma come scegliere la durata dell’intervallino?
Anche qui si può precedere sperimentalmente ...........




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Oggi non ci sono soltanto i calcolatori digitali
perché il digitale compare ormai dovunque
comunicazioni digitali
televisione digitale
macchine fotografiche digitali
infiniti altri arnesi
e chi più ne ha più ne metta (un tempo? solo le impronte digitali)

Chi è il “padre del digitale”?
Il matematico e ingegnere americano
Claude Elwood Shannon (1916-2001)
sul quale potete qui leggere:   Claude Shannon, il padre del digitale

un suo lavoro importantissimo riguardò i circuiti a rele’, gettando le
basi della moderna elettronica digitale

ma il suo lavoro fondamentale è
A Mathematical Theory of Communication
che costituisce il fondamento della Teoria dell’Informazione e infatti
ha trovato innumerevoli applicazioni

Shannon definisce rigorosamente l’informazione e poi
riconduce a una base matematica comune l’informazione
costituita da segnali variabili; da sequenze di caratteri, cioe’
testi scritti; da suoni, da immagini e quant’altro
per un insieme di n simboli equiprobabili l’informazione
associata a un simbolo generico è

H(n) = log2 n                         misurata in bit

Nel caso binario, due soli simboli diversi, H = 1 bit
Per una stringa di 8 caratteri binari oppure per un insieme di
23 = 8 simboli diversi, H = 8 bit
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E se i simboli non sono equiprobabili?
Nel caso di n simboli, ciascuno con probabilità pi,
H = i pi log2 (1/pi)                 che coincide con la precedente se pi = 1/n

Nel caso della lingua italiana?

Schema di Shannon di un sistema di comunicazione

    SORGENTE                             CANALE                 DESTINATARIO


Qualsiasi canale è caratterizzato dalla sua capacità C
misurata in bit/s
che dipende sia dal numero di simboli al secondo che vi possono
viaggiare sia dallla probabilità che il rumore dia luogo a errori di
trasmissione

Per un canale analogico, per esempio, si ha
C = B log2(1 + SNR)
dove B è la banda passante in Hz, SNR il rapporto segnale/rumore
(e allora si capisce che vuol dire banda larga)

E’ fondamentale il limite di Shannon, espresso dalla diseguaglianza

H/T  C
per cui la trasmissione della quantità d’informazione H nell’intervallo
di tempo T richiede un canale con capacità maggiore o iguale ad H/T

Come si combatte il rumore? Usando opportuni codici per
rappresentare l’informazione.
I codico permettono anche di “comprimere” l’informazione,
accettando in tal caso qualche piccola perdita. E quindi un messaggio
può essere fortemente compattato, cioè impegnando un minor numero
di bit per trasmetterlo o memorizzarlo (così funziona MP3)

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Esplorando il Web             si trova una enorme quantità di
materiale e ci si puo’ informare praticamente su tutto
                                                     (a proposito, chi ha inventato il Web?)

Ma attenzione !
1) gli indirizzi Web sono volatili
cioè cambiano o addirittura spariscono, sicchè quello che avevamo trovato una
volta può darsi che non lo ritroviamo più

2) abbondano le inesattezze e anche le balle colossali
per esempio al sito http://www.curezone.com/foods/microwave_oven_risk.asp
troviamo quanto segue:      Microwave oven The Hidden Hazards
Technology holds great promise when developed, promoted and used by ethical individuals and
institutions. Harmful or immorally utilized technologies should spur us to take action to set things
right. To that end, we share the information below.

      Radiation Ovens The Proven Dangers of Microwaves
a parte le balle tecniche: errori sulle unità di misura e attribuzione dell’invenzione ai nazisti
(da cui deriva evidentemente una atroce maggior pericolosità!!!)
Altre balle anche al sito http://www.laleva.cc/ambiente/microonde.html

Ma a volte anche enti accreditati non mancano di diffondere baggianate
qui sotto l’Enel propone astrologia e cure con i cristalli, ma anche tarocchi e
astrologia http://magazine.enel.it/oroscopo/
e del resto svarioni e terrorismo antiscientifico non mancano in molti libri di testo
argomento di cui mi sono occupato di recente
http://www.roma1.infn.it/rog/pallottino/didattici.html

Altri siti si occupano invece di contrastare la marea delle
baggianate antiscientifiche:
   http://www.cicap.org/                            Ok 30 Aprile 2007
dove si trova anche con un interessante settore dedicato alla scuola
               http://www.cicap.org/scuola/index.htm
e uno sulla scienza divertente
               http://scienzadivertente.superalbert.it/                      che però oggi tace

    http://www.galileo2001.it/                                                     Ok 30 Aprile 2007
con un ricco archivio di documenti
http://www.galileo2001.it/materiali/archivio.php                                    Ok 30 Aprile 2007
fra cui materiale sui campi elettromagnetici
http://www.galileo2001.it/materiali/documenti/c_elettromagnetici/campi_elettro_e_salute.php

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Criteri per usare Internet, motori di ricerca e orientarsi in rete
(con una ampia lista di motori di ricerca)
http://www.webscuola.it/jumpNews.asp?idLang=IT&idUser=0&idNews=453
  peccato che sia scomparso!!! forse ricomparirà


Il criterio fondamentale è:
                   distinguere le fonti in rete
da un lato università, enti di ricerca, ...
dove ci si può aspettare di trovare informazioni affidabili
(non sempre!)

dall’altro privati cittadini, organizzazioni varie, .....
dove assai spesso si trovano baggianate
dovute a ignoranza, motivi ideologici o altre ragioni

e comunque, qualsiasi cosa si trovi in rete, occorre esercitare
senso critico
cosa che richiede evidentemente anche una sufficiente
cultura scientifica

Quindi i risultati forniti dai motori di ricerca vanno utilizzati
con grande cautela

osservazione tecnica:
a volte la pagina Web appare costellata di simboli incogrui
oppure non si vede nulla sullo schermo

ciò può dipendere dalla codificazione (encoding) con cui il vostro
programma navigatore (browser) sta leggendo
(con Internet Explorer di Microsoft occorre aggiustare le scelte nel
menu View Encoding)

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    Industrie che offrono supporti didattici
http://www.educatorscorner.com/                                          Ok 3 Maggio 2007
(Agilent cioe’ la ex Hewlett-Packard), con ausili per la didattica, esperimenti, ...
http://www97.intel.com/education/                                          Ok 3 Maggio 2007
sul sito Intel, imparare la tecnologia, viaggio all’interno di un calcolatore, ...
http://www97.intel.com/scripts-tji/learner/lesson.asp?moduleSel=41&unitSel=5

http://www.eni.it/                                                   Ok 3 Maggio 2007
pagina ENI da cui si accede a Conoscere l’energia (notizie e dati),
al sito di eniscuola                                     http://www.eniscuola.net/
e a un glossario su energia e ambiente      http://www.eniscuola.net/glossario.aspx


    Dizionari, enciclopedie e glossari
http://www.britannica.com/            (qualche notizia, ma poi chiede di abbonarsi!)   Ok 3 Maggio 2007


http://encyclopedia.thefreedictionary.com                                              Ok 3 Maggio 2007


http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page          utilissimo                             Ok 3 Maggio 2007
anche in italiano http://it.wikipedia.org/wiki/Pagina_principale
http://www.cicap.org/enciclop/index.htm                                                Ok 3 Maggio 2007

http://www.eia.doe.gov/glossary/index.html                                             Ok 3 Maggio 2007

http://www.ba.infn.it/%7ezito/museo/gemme.html                                         Ok 3 Maggio 2007


    Notiziari scientifici
http://ulisse.sissa.it/site/public/     (conviene richiedere l’invio)                  Ok 3 Maggio 2007
bollettino settimanale con notizie interessanti e novità

http://www.physorg.com/                                                                Ok 25 Feb. 2008

http://www.cidis.it/                                                                   Ok 25 Feb. 2008
informazioni su ambiente, energia, campi elettromagnetici

Argomenti specifici
Tsunami
geophys.washington.edu/tsunami/general/physics/meaning.html                             Ok 3 Maggio 2007
Fisica e chimica in cucina
http://www.treccani.it/site/Scuola/nellascuola/area_fisica/archivio/cucina/index.htm Ok3 Maggio2007

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Corsi universitari
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/didattica/supporti             non funziona
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm      (in spagnolo)   Ok 3 Maggio 2007

http://physicsweb.org/resources/Education/                         non funziona

http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Global/all-courses.htm                   Ok 25 Feb. 2008
accesso ai corsi del Mass. Institute of Technology

Musei scientifici
http://www.museoscienza.org/                                       Ok 25 Feb. 2008

http://www.palais-decouverte.fr                                    Ok 25 Feb. 2008

http://www.cittadellascienza.it/                                   Ok 25 Feb. 2008

http://www.exploratorium.edu                                       Ok 25 Feb. 2008

http://www.deutsches-museum.de/                                    Ok 25 Feb. 2008

http://www.ba.infn.it/~ zito/museo/leonardo.html                   Ok 25 Feb. 2008
museo didattico interattivo virtuale
http://www.imss.fi.it/museo/indice.html                            Ok 25 Feb. 2008
(museo di storia della scienza – Firenze)
http://www.radiomarconi.com/marconi/marconimuseo.html              Ok 25 Feb. 2008

http://www.ieee-virtual-museum.org/                                Ok 25 Feb. 2008
museo virtuale IEEE (nanotecnologie e altro)


Esempi di Enti pubblici che forniscono informazioni (fra i tanti)
http://www.istat.it/                                               Ok 25 Feb. 2008
Istituto nazionale di statistica
http://www.eia.doe.gov/                                            Ok 25 Feb. 2008
(Dipartimento Energia Usa)

http://www.census.gov/ipc/www/                                     Ok 25 Feb. 2008
(popolazione mondiale)

http://www.who.int/peh-emf/about/WhatisEMF/en/index.html      Ok 25 Feb. 2008
Organizzazione mondiale della sanità (WHO, OMS) sui campi elettromagnetici

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 Iniziative per la didattica della Fisica
http://intranet.cern.ch/Public/Content/Chapters/Education/Education-en.html
                                                                          Ok 25 Feb. 2008
al CERN di Ginevra con pagine dedicate agli insegnanti, ricche di materiale
http://teachers.web.cern.ch/teachers/                                   Ok 25 Feb.     2008
e di altri link
http://teachers.web.cern.ch/teachers/links/appletsgen.htm
da cui si arriva per esempio a The Museum of Unworkable Devices (moto perpetuo)
http://www.lhup.edu/~dsimanek/museum/unwork.htm                         Ok 25 Feb.     2008


http://www.esa.int/esaED/highschool.html                                  Ok 25 Feb. 2008
Agenzia Spaziale Europea (ESA)

http://www.a-i-f.it/                                                      Ok 11 Aprile 2006
sito dell’Associazione Italiana Insegnanti di Fisica

http://www.sif.it/journals_it.php#Giornale%20di%20Fisica                  Ok 25 Feb. 2008
Giornale di Fisica sul sito della Società Italiana di Fisica
http://www.uop-perg.unipa.it/IMOFI/Imofi_It/IMOFI.html                    Ok 25 Feb. 2008
Un corso di formazione in rete per insegnanti di fisica
con forum di discussione sui modelli in fisica

http://www.geocities.com/links2ipho/                                      Ok 25 Feb. 2008
Link alle Olimpiadi della Fisica

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ipho2003/English/Problems.htm                  Ok 25 Feb. 2008
problemi posti alle Olimpiadi della Fisica del 2003


 Collezioni di link per la didattica
http://www.ba.infn.it/www/didattica.html                                  Ok 25 Feb.   2008
raccolta ricchissima di matematica e fisica: dalla farfalla di Lorenz al calcolo di
integrali con Mathematica, dall’oscillatore smorzato all’equazione del calore

    Matematica on line
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/mirror/moe/index.html             Ok 25 Feb. 2008


    Didattica della tecnologia
http://www.iteaconnect.org/index.html                                     Ok 25 Feb. 2008


http://www.ieee.org/web/education/preuniversity/home.html                 Ok 25 Feb. 2008

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Problemi di Fisica
http://www.neomedia.it/aif/page6.htm                                             Ok 25 Feb. 2008
esercizi di varia difficoltà utilizzabili in classe

fra cui per esempio
Come puoi descrivere a parole il moto rappresentato nel grafico qui riportato?

    a) Il corpo si muove prima verso l’alto, poi verso il           s
       basso, quindi diritto.
    b) Il corpo si muove prima verso sinistra, poi verso
       destra, poi diritto, sempre avanzando.
    c) Il corpo si muove prima in avanti, poi all’indietro,
       quindi sta fermo.
    d) Il corpo si muove prima con velocità crescente, poi
       decrescente, quindi costante.


                                                                                              t
Risposta esatta : [c]
Scuola: IPSIA                    Classe: 2a            Autore: prof. Claudio Fazio


Materiale didattico per la Scuola
http://www.geocities.com/SiliconValley/circuit/1858/ind.htm             Ok           25 Feb. 2008
materiale sull’elettricità e il magnetismo prodotto da una scuola media

http://webscuola.tin.it/risorse/quark/index.htm                           non funziona
Webscuola, itinerario didattico dall’atomo ai quark

http://www.ips.it/scuola/concorso/concors1.html                    Ok 3 Maggio 2007
materiale prodotto dalle scuole per il concorso Ipertesti per la scuola

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html                       Ok 3 Maggio 2007


Come funzionano le cose? Fisica e tecnologia
http://howthingswork.virginia.edu/home.html                               Ok 25 Feb. 2008
come funzionano le cose, la fisica nella vita quotidiana

http://www.howstuffworks.com/                                             Ok 25 Feb. 2008




http://www.physorg.com/                                                   Ok 25 Feb. 2008




SSIS DF 9_12 gvp (25 Febbraio 2008)                                                               13
    Esperimenti didattici virtuali
http://ww2.unime.it/weblab/                                                 Ok 25 Feb.   2008
anche in italiano, agevoli, graziosi ed efficaci, su tutta la fisica di base, anche
dispense, esercizi e altro materiale; particolarmente piacevole il banco ottico
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/physlet/bancottico/


http://physicsweb.org/resources/Education/Interactive_experiments/ non funziona
sul sito della Società Inglese di Fisica (IoP) raccolta di materiale fra cui anche
esperimenti virtuali (peccato che parecchi siano in cinese...)

http://teachers.web.cern.ch/teachers/links/appletsgen.htm#Applets          Ok 25 Feb. 2008
sul sito del CERN

http://www.ba.infn.it/~fisi2005/index.html                            Ok 25 Febbraio 2008
iniziativa per l’anno mondiale della Fisica

Ma attenzione
nessun esperimento virtuale
può sostituire un VERO esperimento di laboratorio
(manualità, imprevisti, effettivo coinvolgimento, ......)
vedi anche
G.V.Pallottino Verso il laboratorio virtuale?
Giornale di Fisica, pp.163-165, vol.37, luglio 1996




Database di Fisica con indice molto ricco, esempi ed esercizi
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html

Trattazione di una serie di argomenti specifici
http://hypertextbook.com/facts/


Valori aggiornati delle costanti fisiche, e altro ancora
http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html


SSIS DF 9_12 gvp (25 Febbraio 2008)                                                          14
Come fa un aereo stealth a sfuggire all’avvistamento?
deve essere poco o nulla “visibile”
sia all’avvistamento radar e ottico
sia per le sue emissioni elettromagnetiche nel radio e
nell’infrarosso
e per quelle acustiche
Il problema coinvolge quasi tutti i capitoli della Fisica

    Radar. Come funziona un radar?
L’aereo dovrebbe essere “nero” per le microonde
(con un fascio di luce non si avvista un uccello nero di notte)
     Come è possibile? Materiali che assorbono queste radiazioni?
E dovrebbe comunque riflettere le microonde in direzioni molto
diverse sa quelle di incidenza
     Che tipo di geometria per la sua forma? Notando che
l’avvistamento radar riguarda un aereo “lontano”, non uno che sorvola
il radar
                                           aereo piatto

    Ottico
Anche qui vale l’ultima
considerazione precedente     radar
Ci vuole una forma
sottile, lametta da barba,
in modo che presenti la minima sezione quando visto da lontano

    Infrarosso
I gas esausti vanno raffreddati per ridurne l’emissione nell’infrarosso

    Acustico
velocità inferiore a quella del suono perchè .........


SSIS DF 9_12 gvp (25 Febbraio 2008)                                  15
http://howthingswork.virginia.edu/search.php?searchs=stealth&searchq=yes&search
a=yes&Go.x=11&Go.y=8




SSIS DF 9_12 gvp (25 Febbraio 2008)                                          16

								
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