Pracownia wstępna

Głównym celem Pracowni Wstępnej jest zapoznanie studentów z podstawowymi metodami analizy danych pomiarowych. Zakładana jest znajomość matematyki na poziomie szkoły średniej oraz umiejętność różniczkowania funkcji wielu zmiennych. Zaliczenie przedmiotu jest warunkiem koniecznym dopuszczenia do zajęć w Pracowni Technik Pomiarowych.

w sali

Celem zajęć jest przygotowanie studentów do samodzielnej pracy doświadczalnej i opracowania danych pomiarowych. W ramach pracowni student wykonuje pięć ćwiczeń laboratoryjnych. Efektem wykonania ćwiczenia jest opis, który jest oceniany przez asystenta. Tematy zadań doświadczalnych dobierane są tak, aby studenci poznali podstawowe przyrządy i techniki pomiarowe, a zebrane podczas pomiarów dane były dobrym materiałem ilustracyjnym do najczęściej używanych metod analizy danych.

Celem zajęć jest przygotowanie studentów do samodzielnej pracy doświadczalnej i opracowania danych pomiarowych. W ramach pracowni student wykonuje pięć ćwiczeń laboratoryjnych. Zajęcia odbywają się w blokach dwutygodniowych, po 3 godziny/tydzień. W pierwszym tygodniu bloku studenci wykonują pomiary, a w następnym przeprowadzają ich wszechstronną analizę. Przygotowanie do ćwiczenia sprawdza i ocenia asystent prowadzący ćwiczenie. Efektem wykonania ćwiczenia jest opis, który jest oceniany przez asystenta. Tematy zadań doświadczalnych dobierane są tak, aby studenci poznali podstawowe przyrządy i techniki pomiarowe, a zebrane podczas pomiarów dane były dobrym materiałem ilustracyjnym do najczęściej używanych metod analizy danych.

Zakres omawianych zagadnień:

1. Rodzaje i źródła błędów pomiarowych, niepewność pomiaru, propagacja małych błędów.

2. Statystyczna charakterystyka zbiorów danych liczbowych.

3. Dokładność pomiarowa przyrządu.

3. Graficzna prezentacja i analiza danych.

4. Metoda najmniejszych kwadratów i przykłady jej zastosowań.

5. Zależności między parametrami modelu.

6. Testowanie hipotez.

Lista zadań doświadczalnych Pracowni wstępnej:

1. Wyznaczanie gęstości ciał stałych.

2. Badanie drgań wahadła matematycznego.

3. Badanie praw Ohma i Kirchhoffa

4. Badanie ruchu jednostajnie przyspieszonego.

5. Budowa termometru, kalibracja przyrządu pomiarowego, wyznaczenie dokładności przyrządu pomiarowego.

1. J. R. Taylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1995.

2. G. L. Squires, Praktyczna fizyka, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1992.

3. H. Abramowicz, Jak analizować wyniki pomiarów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1992.

4. A. Zięba, Analiza danych w naukach ścisłych i technicznych, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa, 2013.

Literatura uzupełniająca:

1. S. Brandt, Analiza danych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1998.

2. J. J. Jakubowski i R. Sztencel, Wstęp do teorii prawdopodobieństwa, SCRIPT, Warszawa, 2001.

3. W. Feller, Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa, PWN, Warszawa, 1977.

4. R. Nowak, Statystyka dla fizyków, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2002.

5. W. T. Eadie, D. Drijard, F. E. James, M. Roos i B. Sadoulet, Metody statystyczne w fizyce doświadczalnej, PWN, Warszawa, 1989

Student zna i rozumie podstawowe techniki doświadczalne niezbędne do zaplanowania i wykonania prostych eksperymentów fizycznych z zakresu fizyki klasycznej i posiada wiedzę teoretyczną niezbędną do opisu i interpretacji ich wyników; zna i rozumie teoretyczne zasady działania podstawowych układów pomiarowych i aparatury badawczej używanej w eksperymentach, ma świadomość ograniczeń technologicznych, aparaturowych i metodologicznych w badaniach naukowych, zna elementy teorii niepewności pomiarowych w zastosowaniu do eksperymentów fizycznych; zna i rozumie podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, w szczególności w stopniu pozwalającym na bezpieczny udział w zajęciach dydaktycznych na pracowni fizycznej; potrafi samodzielnie odtworzyć twierdzenia i równania opisujące podstawowe zjawiska i prawa przyrody; potrafi zaplanować, przeprowadzić i zinterpretować eksperymenty fizyczne o średnim stopniu złożoności, działając samodzielnie lub w zespole; potrafi przygotować opracowanie dotyczące badań własnych eksperymentalnych i przedstawić je w formie pisemnej; jest gotów do współdziałania i pracy w grupie, w różnych rolach; jest gotów do odpowiedniego określenia priorytetów służących realizacji określonego przez siebie lub innych zadania; jest gotów do stosowania i propagowania zasad uczciwości intelektualnej w działaniach własnych i innych osób, do rozstrzygania problemów etycznych w kontekście rzetelności badawczej, do propagowania rozstrzygającej roli eksperymentu w weryfikacji teorii fizycznych, do stosowania metody naukowej w gromadzeniu wiedzy; jest gotów do zapoznawania się z literaturą naukową i popularnonaukową w celu pogłębiania i poszerzania wiedzy, z uwzględnieniem zagrożeń przy pozyskiwaniu informacji z niezweryfikowanych źródeł, w tym z Internetu.

W ramach pracowni student wykonuje pięć ćwiczeń laboratoryjnych. Po wykonaniu ćwiczenia w laboratorium oceniane jest sprawozdanie z wykonanego doświadczenia. Przy czym opisy z dwóch pierwszych ćwiczeń są oceniane na zaliczenie, a z pozostałych trzech na ocenę. W przypadku opisów z dwóch pierwszych ćwiczeń istnieje możliwość poprawy opisu dwukrotnie. W przypadku opisów z trzech ostatnich ćwiczeń raport może zostać poprawiony jednokrotnie. Warunkiem zaliczenia pracowni jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich opisów własnych doświadczeń Pracowni wstępnej. Ocena z Pracowni wystawiana jest na podstawie średniej arytmetycznej ocen uzyskanych z trzech ostatnich ćwiczeń.

Obecność na zajęciach na Pracowni wstępnej jest obowiązkowa. Nieobecność z powodu choroby należy usprawiedliwić zaświadczeniem lekarskim. Na części pomiarowej dozwolone jest maksymalnie dwie nieobecności usprawiedliwione.