Pracownia fizyczna dla optyków okularowych

Nabycie umiejętności samodzielnego przeprowadzenia prostych doświadczeń i eksperymentów fizycznych z 4 podstawowych działów fizyki, zapoznanie się podstawowymi technikami pomiarowymi i przyrządami używanymi w Fizyce Doświadczalnej. Zaprezentowanie umiejętności logicznego opisu swojej pracy wg reguł stosowanych w Fizyce, w tym m.in. umiejętność narysowania prawidłowego wykresu reprezentującego dane, obliczenia i zapis niepewności pomiarowych.

W czasie zajęć w pracowni fizycznej studenci wykonują doświadczenia mające na celu wyznaczenie konkretnych stałych fizycznych, stałych materiałowych lub ilościowe zbadanie określonego zjawiska.

Zajęcia wstępne poświęcone zasadom pisania sprawozdania wg reguł stosowanych w Fizyce.

Cztery działy tematyczne realizowane przez dwa tygodnie , podczas zajęć trwających 3 godziny każde

Dział 1: MECHANIKA

Zagadnienia do przygotowania:

1. Znajomość zasad dynamiki i umiejętność zastosowania ich w klasycznych układach mechanicznych.

2. Wahadło matematyczne.

3. Siły tarcia i siła ciężkości.

4. Spadek swobodny.

Tematy doświadczeń:

* Wyznaczanie przyspieszenia grawitacyjnego z wykorzystaniem wahadła matematycznego.

- pomiary stoperem: 10 x pojedynczy okres, 1 x dziesięciokrotny okres – porównanie otrzymanych wyników i niepewności, omówienie zasad obliczania i zapisu niepewności pomiarowych, niepewność przyrządu pomiarowego.

- pomiar zależności okresu wahadła dla co najmniej 6 różnych jego długości – pomiar długości jako wysokość nad podłogą.

Wymagane: SPRAWOZDANIE

- pomiar czasu reakcji człowieka w doświadczeniu ze spadająca linijką – pomiar 5 razy oraz 25 razy

Wymagany: KRÓTKI OPIS z podaniem wyników oraz dyskusją niepewności otrzymanych wyników.

* Badanie II zasady dynamiki na torze powietrznym.

- znalezienie zależności a(F) oraz a(m) i przedstawienia na wykresie (odpowiednim) oraz dopasowanie prostej i wyznaczenie m lub F z nachylenia prostej.

Zapoznanie się z konstrukcją toru, uwzględnienie masy krążka, ciężarka

Wymagane: SPRAWOZDANIE

Dział 2: CIEPŁO

Zagadnienia do przygotowania:

1. Energia wewnętrzna, ciepło, ciepło topnienia.

2. I, II zasada termodynamiki.

3. Przejścia fazowe I rodzaju.

4. Sporządzanie bilansu cieplnego.

5. Ciśnienie hydrostatyczne.

6. Prawo naczyń połączonych.

7. Prawo Archimedesa.

8. Budowa ciał stałych, ciekłych i gazowych.

9. Pojęcie gęstości i sposoby jej wyznaczania

Tematy doświadczeń

* Wyznaczenie ciepła topnienia lodu

Wymagane: SPRAWOZDANIE

* Wyznaczanie gęstości ciał stałych trzema metodami – pomiary rozmiarów suwmiarką i obliczenie objętości, pomiary objętości wypartej cieczy (eliminacja efektu paralaksy i uwzględnienie menisku) oraz pomiary masy wagą elektroniczną, pomiary sił: wypory i ciężaru.

Wymagane: SPRAWOZDANIE

Dział 3: Drgania i fale

Zagadnienia do przygotowania:

1. Fale mechaniczne a fale elektromagnetyczne

2. Fala stojąca, fale podłużne i poprzeczne

3. Zjawisko odbicia i załamania fal.

4. Doświadczenie Younga.

5. Interferencja fal.

Tematy doświadczeń

1. Wyznaczanie prędkości fal w gumie w funkcji naprężenia

Wymagane: SPRAWOZDANIE

2. Badanie zjawisk falowych dla fal elektromagnetycznych: mikrofal i światła widzialnego

* Wyznaczenie zależności kąta odbicia od kąta padania dla odbicia fal

* Pomiar długości fali metodą badania interferencji mikrofal na dwóch szczelinach – doświadczenie Younga -

* Badanie interferencji fal na przykładzie wyznaczania długości fali świetlnej w doświadczeniu Younga na dwóch szczelinach

Wymagane: SPRAWOZDANIE

Dział 4: ELEKTRYCZNOŚĆ

Zagadnienia do przygotowania:

1. Prąd elektryczny.

2. Prawa Ohma.

3. Prawa Kirchhoffa.

4. Opór wewnętrzny.

Tematy doświadczeń

* Pomiary napięć, natężenia prądu różnych źródeł

* Pomiary oporu różnych obiektów: kabla, opornika, diody, ręki mokrej i suchej, oporników połączonych szeregowo i równolegle.

Wymagany: KRÓTKI OPIS z podaniem dyskusji słuszności wzorów opisujących opór wypadkowy dla łączenia szeregowego i równoległego 3 oporników.

* Wyznaczanie charakterystyk I V dla opornika i żarówki, dla różnych kierunków płynącego prądu. Sprawdzenie słuszności/niesłuszności prawa Ohma, wyznaczenie zależności R(T) dla żarówki

Wymagane: SPRAWOZDANIE

* Wyznaczenie oporu wewnętrznego baterii

Wymagane: SPRAWOZDANIE

1. "Pracownia fizyczna"- H.Szydłowski

2. "Ćwiczenia praktyczne z fizyki" cz.2 M.Halaunbrenner

3. Podręczniki do fizyki uniwersyteckiej, a także licealnej

1. Umiejętność budowania prostej aparatury pomiarowej

2. Umiejętność analizy wyników doświadczenia i ich interpretacji

3. Znajomość sposobów pomiaru niektórych stałych fizycznych

4. Umiejętność ilościowego badania wybranych zjawisk fizycznych

Po zakończeniu zajęć z danego działu doświadczeń student składa sprawozdania z wykonanych doświadczeń. W raporcie zawiera metodę pomiaru, opis układu doświadczalnego, tabelę wyników pomiarów, obliczenia, wykresy, prosty rachunek niepewności pomiarowych.

Do zaliczenia przedmiotu wymagana jest

- zaliczenie kolokwium wstępnego na I zajęciach, które jest warunkiem dopuszczającym do zaliczenia całej Pracowni,

- uzyskanie oceny pozytywnej z 4 kolokwiów kończących doświadczenia z danego działu fizyki,

- uzyskanie pozytywnej oceny za złożone 8 sprawozdań