Per comprendere un fenomeno fisico che si manifesta nel mondo intorno a noi bisogna prima essere capaci di misurarlo e successivamente avere le capacità per analizzare ed interpretare la misurazione effettuata. Negli ultimi decenni il continuo progresso tecnologico ha permesso di effettuare misurazioni dei fenomeni fisici che ci circondano ed impattano la nostra vita quotidiana (come terremoti, frane e molto altro) avviando un processo di comprensione del processo fisico. Questo insegnamento è volto all’introduzione degli strumenti di misurazione più comuni utilizzati nelle geoscienze. I diversi metodi di misurazione verranno integrati con l’introduzione di tecniche per l’analisi del dato e la successiva interpretazione. Durante il corso ogni studente avrà la possibilità di sviluppare il proprio programma di analisi dati mediante il linguaggio di programmazione Python, del quale verranno poste le basi durante il primo modulo dell’insegnamento. Verranno effettuate due visite ad integrazione dei concetti presentati durante le lezioni: una al laboratorio di meccanica delle rocce, con la realizzazione di un esperimento, e l’altra all’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia dove vedremo alcuni strumenti di misurazione usati durante studi geologici ed emergenze (droni, sismometri, prototipi). Il corso è suddiviso in 4 moduli: Modulo 1 Introduzione storica dell’evoluzione dei vari tipi di misurazione e data management. Segnale analogico e digitale (esercizi con Arduino microcontroller) Analisi di serie temporali: cenni di calcolo numerico, analisi di Fourier Introduzione a Python (con esercitazioni) Modulo 2 Misurare spostamenti e deformazione (dalla scala del micron al movimento delle placche) - Direct Current Displacement Transducers (DCDT) – Linear Variable Differential Transformer (LVDT) Questi sono strumenti per misurare spostamenti micrometrici. Faremo una visita al laboratorio di meccanica delle rocce per vederne il funzionamento ed acquisire dati da analizzare in classe. - GPS (Ground Positioning Systems) Sono strumenti comunemente utilizzati per misurare spostamenti che vanno dal movimento delle placche al piccolo spostamento di un ammasso roccioso franoso. Analizzeremo una serie temporale dei GPS durante il terremoto di Norcia 30 Ottobre 2016 Mw 6.5 per poterne ricavare lo spostamento co-sismico durante il terremoto. - Misuratori di deformazione (strain meter) Generalmente posti all’interno di pozzi scavati nel terreno questi strumenti sono utilizzati comunemente nel monitoraggio di frane e deformazione associata al movimento intersismico di zone di faglia. Vedremo l’esempio di un nuovo array che verrà installato nell’Appennino centrale (Progetto STAR). - inSAR (Interferometric synthetic aperture radar) Generalmente usato per misurare la deformazione della crosta terrestre. Come applicazioni vede lo studio dello spostamento cosismico durante i terremoti, subsidenza in campi di coltivazione di idrocarburi, movimento di frane, ecc. Affronteremo la teoria di base del funzionamento dello strumento. Modulo 3 Misurare forze e pressioni - Strain gauges Strumento base per misurare la deformazione di materiali quali rocce ma anche cementi ed acciaio. Vedremo in dettaglio il funzionamento e le varie applicazioni. Costruiremo in classe un circuito che ci permetterà di misurare la deformazione di un corpo roccioso, registreremo i dati e li analizzeremo. - Cella di carico Generalmente utilizzato per misurare la pressione applicata tra due corpi. Ne vedremo l’utilizzo ed il funzionamento durante esperimenti di laboratorio ed analizzeremo i dati derivanti da un esperimento. - Pressure gages Generalmente utilizzati per misurare la pressione di un fluido. Sono comunemente usati nel monitoraggio di acquiferi. Ne vedremo il funzionamento e analizzeremo dei dati derivanti da misure reali. Modulo 4 Ground Motion - Sismometri Lo strumento per eccellenza nelle geoscienze che ci ha permesso di conoscere l’interno della Terra ed i processi dinamici che ci circondano. Ne vedremo il funzionamento ed analizzeremo i dati provenienti da diversi terremoti. - Accelerometri Questo strumento ci permette di misurare movimenti e vibrazioni di un corpo sottoposto a sollecitazioni esterne. Sono comunemente usati per misurare il passaggio di onde elastiche vicino alle sorgenti sismiche. Ne vedremo il funzionamento e analizzeremo dei dati reali. - Piezoelectric transducers Generalmente utilizzati per misurare vibrazioni in maniera molto accurate, dette anche emissioni acustiche. Comunemente usati in esperimenti di laboratorio ma anche nel monitoraggio di strutture come ponti, ecc.

Testi consigliati Scopatz A. & Huff K.D. 2015. Effective computation in physics. O’Reilly. Altri testi (da definirsi).