Computer-aided physics laboratory

Pracownia przedstawia możliwości zastosowania eksperymentów wspomaganych komputerowo w studenckiej pracowni fizycznej.

Studenci korzystają z wybranych zasobów pomiarowych wyposażonych w czujniki i sprzężonych z komputerem w procesie wykonywania i analizy wyników eksperymentów.

Celem przedmiotu jest zapoznanie studenta możliwościami wykorzystania komputerów do prowadzenia prostych doświadczeń fizycznych i analizy danych pomiarowych.

1. Zajęcie organizacyjne.

2. Graficzna prezentacja wyników pomiarowych w programie Scidavis.

3. Moduł Cobra 3 i czujniki pomiarowe. Prawo Hook'a.

4. Moduł pomiarowy Cobra 4. Interfejs bezprzewodowy. Charakterystyka prądowo-napięciowa.

5. Pakiet Measure Dynamics do analizy ruchów. Tracker.

6. Aplikacja Phyphox. Smartfon na sprężynie.

7. Prędkość dźwięku w powietrzu z Cobra3, Cobra 4, Phyphox.

8. Eksperyment fizyczny z Arduino. Obwód RC. Zadanie 1.

9. Eksperyment fizyczny z Arduino. Obwód RC. Zadanie 2.

10. Pomiary natężenia światła smartfonem i Arduino. Zadanie 1.

11. Pomiary natężenia światła smartfonem i Arduino. Zadanie 2.

12. Pomiary pola magnetycznego Ziemi za pomocą smartfonu.

13. Pomiar pola magnetycznego w aplikacji Phyphox.

14. Symulacja doświadczenia Rutherforda.

15. Symulacje komputerowe zjawisk fizycznych. Podsumowanie.

1) H. Szydłowski, "Pracownia fizyczna wspomagana komputerem", wyd. X, PWN, Warszawa 2003

2) Technologie informacyjne w poznawaniu wiedzy matematyczno-przyrodniczej / pod red. Marii Kozielskiej. Toruń : Wydawnictwo Adam Marszałek; 2010

3) J.R. Taylor, "Wstęp do analizy błędu pomiarowego", PWN, Warszawa 1999

Fizyka dla szkół wyższych. Tom 1. OpenStax. 2017.

Literatura uzupełniająca:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, "Podstawy fizyki", t. 1-5, PWN, Warszawa 2007

https://physlets.org/tracker/

https://phet.colorado.edu/en/simulations/filter?subjects=physics&type=html,prototype

U1 - Gromadzi, przetwarza oraz przekazuje informacje (FIZ1_U02).

U2 - Student posługuje się technologią informatyczną, w arkuszami kalkulacyjnymi, urządzeniami gromadzenia danych pomiarowych (FIZ1_U09).

U3 - Stosuje metody numeryczne do rozwiązania problemów z obszaru fizyki (FIZ1_U15).

K1 - Rozumie konieczność systematycznej pracy nad wszelkimi

projektami, które mają długofalowy charakter (FIZ1_K03).

Efekty U1, U2, U3

Na ocenę bardzo dobrą (5,0) – student prawidłowo wybiera metody i dostępne narzędzia pomiarowe z fizyki klasycznej. Samodzielnie prowadzi pomiary wielkości fizycznych z zakresu mechaniki klasycznej za pomocą komputera. Analizuje dane doświadczalne na komputerze, podaje wykresy, odzyskuje parametry aproksymacyjne, gromadzi dane i błędy pomiarowe.

Na ocenę dobrą plus (4,5) – student prawidłowo wybiera większość metod i dostępnych narzędzi pomiarowych z fizyki klasycznej. Samodzielnie prowadzi większość pomiarów wielkości fizycznych z zakresu mechaniki klasycznej za pomocą komputera. Analizuje większość danych doświadczalnych na komputerze, podaje główne wykresy, odzyskuje parametry aproksymacyjne.

Na ocenę dobrą (4,0) – student wybiera podstawowe metody i narzędzia pomiarowe z fizyki klasycznej, potrzebuje niewielkiej pomocy. Prowadzi pomiary wielkości fizycznych z zakresu mechaniki klasycznej za pomocą komputera korzystając z . Analizuje proste dane doświadczalne na komputerze, podaje główne wykresy, odzyskuje większość parametrów aproksymacyjnych.

Na ocenę dostateczną plus (3,5) – student wybiera niektóre metody i narzędzia pomiarowe z fizyki klasycznej, potrzebuje pomocy. Prowadzi pomiary niektórych wielkości fizycznych z zakresu mechaniki klasycznej za pomocą komputera. Analizuje najprostsze dane doświadczalne na komputerze, podaje najważniejsze wykresy oraz parametry aproksymacyjne.

Na ocenę dostateczną (3,0) – student stosuje tylko najprostsze metody i narzędzia pomiarowe z fizyki klasycznej. Prowadzi proste pomiary niektórych wielkości fizycznych z zakresu mechaniki klasycznej za pomocą komputera. Popełnia błędy w analizę danych doświadczalnych na komputerze, prawidłowo podaje tylko część wykresów i parametrów aproksymacyjnych.

Efekt K1

Na ocenę bardzo dobrą (5,0) – student formułuje pytania, służące pogłębieniu własnego zrozumienia współczesnego eksperymentu fizycznego wspomaganego komputerowo oraz symulacji komputerowych w poznaniu zjawisk fizycznych.

Na ocenę dobrą plus (4,5) – student formułuje podstawowe pytania, służące pogłębieniu własnego zrozumienia eksperymentu fizycznego wspomaganego komputerowo oraz podstawowych symulacji komputerowych w poznaniu zjawisk fizycznych.

Na ocenę dobrą (4,0) – student dobiera pytania, służące pogłębieniu własnego zrozumienia eksperymentu fizycznego wspomaganego komputerowo oraz prostych symulacji komputerowych w poznaniu najważniejszych zjawisk fizycznych.

Na ocenę dostateczną plus (3,5) – student dobiera ograniczone pytania, służące ograniczonemu wzrostu własnego zrozumienia współczesnego eksperymentu fizycznego wspomaganego komputerowo oraz typowych symulacji komputerowych w poznaniu najprostszych zjawisk fizycznych.

Na ocenę dostateczną (3,0) – student dobiera dostępne pytania, służące zwiększeniu własnego zrozumienia współczesnego eksperymentu fizycznego wspomaganego komputerowo oraz typowych symulacji komputerowych w poznaniu trywialnych zjawisk fizycznych.

brak