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Dipartimento di Fisica

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Fisica dei Sistemi Complessi (Lezioni e Laboratorio)

Corso di Studio:Corso di Studio: , Anno Accademico 2014/2015

_INSEGNAMENTI_SSD1 Sett. Scien./disciplinare: FIS/07

Tipologia Attività Formativa: Tipologia Attività Formativa: Caratterizzante

Ambito Disciplinare: Ambito Disciplinare: Sperimentale e applicativo

Docente:Docente: Carbone Vincenzo

Tipologia di Copertura: Tipologia di Copertura: Compito Didattico

CFU CFU: 6

Periodo didattico: Periodo didattico: Secondo Semestre

Anno Corso: 1

Ore di lezione: Ore di lezione: 40

Ore di laboratorio: Ore di laboratorio: 12

Ore di studio individuale: Ore di studio individuale: 98

Informazioni sull'insegnamento: Informazioni sull'insegnamento:


Programma

ITALIANO

A) Lezioni Frontali
A1. Sistemi discreti - Introduzione al concetto di complessità: emergenza e predicibilità - Sistemi discreti, mappe iterative unimodali - Caos ed universalità: Teorema di Li & York - Equazione di Frobenius-Perron
A2. Sistemi Hamiltoniani - Il concetto di integrabilità - Variabili azione-angolo - Il problema di Hénon-Heiles e l’esistenza del terzo invariante del moto - Sistemi Hamiltoniani non integrabili e Teorema KAM - Esempi di sistemi Hamiltoniani non integrabili - Diffusione nello spazio delle fasi e caos quantistico
A3. Sistemi dissipativi - La convezione nei fluidi come esempio di sistema dissipativo - Il sistema di Lorenz - Il problema della turbolenza e gli scenari di transizione al caos
A4. Sistemi stocastici - Il problema della irreversibilità - Il Teorema-H di Boltzmann - Il moto Browniano - Entropia di Shannon ed informazione
B) Laboratorio - Il pendolo caotico - Convezione in un film sottile di cristallo liquido - Transizione al caos in circuiti elettrici

ENGLISH

A) Lectures
A1. Discrete systems - Introduction to complexity: emergence and predictability - Discrete systems, iterative unimodal maps - Chaos ed universality: The Li & York Theorem - The Frobenius-Perron equation
A2. Hamiltonian systems - The concept of integrability - Action-angle variables - The Hénon-Heiles problem and the existence of a third invariant - Non integrable Hamiltonian systems and KAM theorem - Examples of non integrable Hamiltonian systems - Phase space diffusion and quantum chaos
A3. Dissipative systems - Convection in fluid as an example of dissipative system - The Lorenz system - The turbulence problem and transition to chaos
A4. Stochastic systems - The irreversibility question - The Boltzmann's H-theorem - Brownian motion - Shannon entropy and information
B) Laboratory - The chaotic pendulum - Convection in liquid crystal thin films - Transition to chaos in electric circuits

Propedeuticità

Nessuna

Testi di riferimento

E. Ott, Chaos in dynamical systems, Cambridge Univ. Press (1997)
Y. Bar-Yam, Dynamics of complex systems, Ed. Westview (1997)

Modalità di verifica dell'apprendimento

ITALIANO
La modalità di verifica consiste in una prova di laboratorio ed una prova orale, con votazione in trentesimi ed eventuale lode. La soglia di superamento dell’esame è fissata in 18/30. Le votazioni inferiori a 18 equivarranno ad una valutazione insufficiente dell’apprendimento.
Nel caso della prova di laboratorio, lo studente verrà chiamato a discutere i risultati di un esperimento da lui effettuato in laboratorio, sulla parte specifica del corso.
La prova orale consisterà in una presentazione dello studio di un sistema fisico particolare, scelto dallo studente sulla base di una serie di possibilità offerte dal docente alla fine del corso.
Particolare rilievo positivo verrà data nella valutazione quantitativa alla capacità di sintesi dello studente ed alla sua autonomia nel definire e nell’esporre le problematiche generali che hanno originato lo studio del sistema in esame.

ENGLISH
The way to test the reaching of objectives consists both in a laboratory test and an oral test, with a score of thirty and possible praise. The threshold for passing the exam is fixed at 18/30. Voting below 18 will be equivalent to insufficient assessment of learning.
In the case of laboratory test, the student will discuss the results of an experiment he managed in the laboratory, on the specific part of the course.
The oral examination will consist in a presentation of the analysis of a particular physical system, chosen by the student on the basis of a broad range of possibilities offered by the teacher at the end of the course.
Particular positive emphasis will be given in the assessment of the ability of synthesis and autonomy of the student, in defining and exposing the general problems that originates the study of the system under investigation.

Obiettivi formativi

ITALIANO
Attraverso l’analisi di una serie di problemi inerenti principalmente il campo della fisica, ma più in generale anche ambiti interdisciplinari, lo studente dovrà avere una visione derivante da un approccio culturale non riduzionista allo studio della struttura della materia.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di analizzare le problematiche legate al concetto di complessità di un sistema fisico particolare, utilizzando modelli semplificati come esempi universali del comportamento dinamico del sistema.

ENGLISH
Through the analysis of a broad range of problems, mainly concerning the field of physics, but also chosen within interdisciplinary areas, the student must acquire a cultural point of view resulting from a non-reductionist approach to the study of the structure of matter.

At the end of the course the student will be able to analyze some issues related to the concept of complexity of a particular physical system, simplified models will be used as universal examples of the dynamical behavior of the system.

Note

Lingua d'insegnamento: Italiano
Modalità di erogazione: Frontale
Modalità di frequenza: Obbligatoria
Altro docente coinvolto: Carlo Consolato Versace
Tipologia di copertura: Compito didattico

Commissione d'esame
Presidente Vincenzo Carbone
Commissari Fabio Lepreti, Carlo Consolato Versace

Anno Accademico