Fizyka

inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka

podstawowy

IS1P_U01, IS1P_U04, IS1P_U09, IS1P_U20

Podstawowa wiedza z zakresu matematyki, fizyki i chemii

Cele przedmiotu:

Przyswojenie podstawowych pojęć z technik pomiarowych. Zapoznanie się z przyrządami i metodami pomiarowymi stosowanymi w inżynierii środowiska. Umiejętność zaprojektowania i przeprowadzenia pomiarów mających na celu wyznaczenie wielkości fizycznej. Umiejętność opracowania wyników eksperymentu.

Wymagania wstępne:

Podstawy fizyki. Matematyczne metody opracowania eksperymentu.

Zagadnienia i metody pomiarowe z zakresu fizyki klasycznej, fizyki współczesnej i inżynierii środowiska z zastosowaniem prostych technik elektronicznych i metod komputerowej analizy eksperymentu (dyskusja niepewności pomiarowych). Zaznajomienie, zdobycie i poszerzenie umiejętności w posługiwaniu się pakietem Microsoft Office, Mathematica, Origin.

Zajęcia w ramach I Pracowni Fizycznej zostaną poprzedzone wykładem z "Analizy niepewności pomiarowych". Celem wykładu jest przygotowanie studentów do samodzielnej pracy doświadczalnej. Wykład będzie stanowić wprowadzenie do zagadnień związanych z planowaniem eksperymentu, analizą i interpretacją wyników uzyskanych podczas przeprowadzania eksperymentu. Podczas wykładu zostaną omówione metody określania dokładności wyników uzyskanych podczas pomiarów (niepewności pomiaru, błędy przypadkowe i systematyczne). Studenci zostaną zapoznani z wyznaczanie parametrów rozkładu (np. mediana, wartość średnia, dyspersja) na podstawie losowej serii pomiarów oraz z podstawowymi testami statystycznymi (test chi-kwadrat, test Pearsona).

Następnie Studenci będą wykonywali 3 ćwiczenia, wybrane z ćwiczeń wchodzących w skład zestawów laboratoryjnych na I Pracowni Fizycznej:

- Pomiary podstawowych wielkości fizycznych.

- Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyny.

- Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego z okresu drgań wahadła matematycznego i ze spadku swobodnego.

- Wyznaczanie momentu bezwładności brył.

- Wyznaczanie współczynnika lepkości metodą Stokesa.

- Pomiar gęstości roztworów przy użyciu wagi Mohra.

- Wyznaczanie okresu drgań wahadła rewersyjnego.

- Wyznaczanie sprawności kolektora słonecznego.

- Sprawdzanie efektu Dopplera dla fal dźwiękowych.

- Wyznaczanie pętli histerezy ferromagnetyków, określenie pola koercji i remanencji.

Z każdego ćwiczenia laboratoryjnego Studenci będą przygotowywać raport z omówieniem części teoretycznej, doświadczalnej, opracowaniem wyników i ich interpretacją. Po wykonaniu wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych Studenci będą przedstawiać wyniki z wybranego ćwiczenia w postaci prezentacji ustnej.

Sylabus opracował: Paweł Pęczkowski (koordynator przedmiotu)

Literatura:

- H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999

- J. R. Taylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2001.

- A. Zawadzki, H. Hofmokl, Laboratorium fizyczne, PWN, Warszawa, 1966.

- J. Gaj, Laboratorium fizyczne w domu, Wydawnictwo-Naukowo Techniczne, Warszawa, 1985.

- A. Majhofer, Analiza niepewności pomiarowych i pracowania wstępna, Wydział Fizyki UW, skrypt, Warszawa 2010.

Literatura uzupełniająca:

- A. Oleś, Metody eksperymentalne fizyki ciała stałego, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1983.

W1: znajomość i umiejętność wytłumaczenia podstawowych pojęć związane z analizą niepewności pomiarowych (kolokwium z Analizy niepewności pomiarowych")

W2: umiejętność definiowania podstawowych pojęć i terminów dotyczących przydzielonego eksperymentu (wstępna rozmowa przed przystąpieniem do wykonywanego ćwiczenia)

U1: umiejętność obsługiwania aparatury pomiarowej niezbędny do wykonania eksperymentu (eksperyment)

U2: umiejętność poprawnej analizy danych (sporządzenie sprawozdania z wykonanego ćwiczenia)

U3: umiejętność sporządzania wykresów na podstawie danych pomiarowych uzyskanych podczas eksperymentu (sporządzenie sprawozdania z wykonanego ćwiczenia)

U4: umiejętność poprawnego oblicza niepewności pomiarowych (sporządzenie sprawozdania z wykonanego ćwiczenia)

U6: umiejętność logicznego i spójnego prezentowania wyników swojej pracy (sporządzenie sprawozdania z wykonanego ćwiczenia)

U7: umiejętność przygotowania prezentacji na podstawie wykonanego wcześniej ćwiczenia i omówienie wyników uzyskanych podczas eksperymentu (prezentacja z wykorzystaniem Microsoft PowerPoint)

Cześć laboratoryjna I Pracowni Fizycznej zostanie poprzedzona wykładem z analizy niepewności pomiarowych, po którego zakończeniu odbędzie się kolokwium.

Przed przystąpieniem do danego ćwiczenia laboratoryjnego Studenci otrzymają materiały, przykłady zadań i literaturę celem przyswojenia wiedzy z tematyki danego ćwiczenia. Na początku zajęć laboratoryjnych, przed przystąpieniem do danego ćwiczenia odbywać się będzie krótka rozmowa (tzw. kolokwium wstępne) sprawdzająca wiedzę z zakresu wykonywanego ćwiczenia. Niezaliczenie kolokwium wstępnego jest równoznaczne z niemożliwością przystąpienia do ćwiczenia i koniecznością wykonania ćwiczenia w jednym z dwóch terminów poprawkowych.

W ramach zajęć na I Pracowni Fizycznej Studenci będą wykonywać na zaliczenie 3 ćwiczeń laboratoryjnych z różnych działów fizyki. Czas na złożenie sprawozdania z danego ćwiczenia (lub ćwiczeń) jest dwa tygodnie od dnia wykonania ćwiczenia (jeśli nie zostanie wskazany przez prowadzącego zajęcia inny termin). Wykonany raport z danego ćwiczenia / ćwiczeń może zostać zwrócony przez prowadzącego do poprawienia. Student/-ka jest zobowiązany/-a wykonać poprawę w ciągu kolejnych 2 tygodni (jeśli nie zostanie wskazany przez prowadzącego zajęcia inny termin). Raport z danego ćwiczenia można poprawiać maksymalnie dwa raz.

Na koniec zajęć Studenci przygotowują prezentację/artykuł z wybranego ćwiczenia spośród wszystkich ćwiczeń, które wykonali w ramach zajęć na I Pracowni Fizycznej.

Niezaliczone ćwiczeń w terminie zwykłym można wykonać w terminie poprawkowym. Również w tym terminie można poprawiać wybrane ćwiczenie na lepszą ocenę lub wykonać ćwiczenie dodatkowe. Do średniej są wliczane oceny z obu tych terminów.

Ocena z pracowni jest średnią arytmetyczną ze wszystkich wykonanych ćwiczeń z wagą 1 oraz kolokwium z wagą 1 i prezentacji z wagą 1.

-