Zajęcia wstępne mgr Kamila Rudź pokój C 145 http://kepler.am.gdynia.pl/~karudz
Kurtki zostawiamy w szatni. Zakaz wnoszenia jedzenia i picia. Praca z urządzeniami elektrycznymi: włączamy tylko za zgodą prowadzącego. Uwaga na niezaizolowane przewody elektryczne. Każdą zaobserwowaną nieprawidłowość natychmiast zgłaszamy prowadzącemu! Gaśnica, apteczka i bezpieczniki sprawdzić gdzie są. Komórki i laptopy.
Dzielimy się na zespoły 2 osobowe. W semestrze wykonujemy 12 ćwiczeń (6 sprawdzeń + 6 wyznaczeń, na przemian). Przebieg zajęć: - odpowiedź ustna bądź pisemna, - wykonanie 10 pomiarów, - wprowadzenie wyników do Excela, - zatwierdzenie prawidłowego wykonania ćwiczenia przez prowadzącego (podpis na protokole). Grafik zajęć dostępny na: http://kepler.am.gdynia.pl/~karudz
przynieść wydrukowaną metodykę, wstęp teoretyczny do sprawozdania na papierze kancelaryjnym oraz nie wypełniony protokół z pomiarów, przynieść sprawozdanie z poprzednich zajęć, sformułować cel ćwiczenia (każdy swój), umieć wyjaśnić prawa, zjawiska i pojęcia fizyczne oraz metodę pomiarową, poprawnie zapisać równanie prostej służącej do osiągnięcia celu ćwiczenia i wyjaśnić sens fizyczny jej parametrów, po zakończeniu ćwiczenia wyłączyć wszystkie urządzenia w odpowiedniej kolejności i zostawić porządek na stanowisku pomiarowym.
Część zasadnicza: papier kancelaryjny arkusz A3 złożony na pół. Wykres: papier milimetrowy formatu A4. Protokół z pomiarów podpisany przez prowadzącego. UWAGA: Za otrzymanie podpisu odpowiada student. Protokół bez podpisu jest nieważny. Protokół zagubiony = ponowne wykonanie ćwiczenia.
Imię i NAZWISKO Imię i NAZWISKO
Na podstawie szablonu metodycznego i własnej analizy tematu UWAGA: Wstęp teoretyczny zwykle nie wystarczy, aby się dobrze przygotować do wykonania ćwiczenia. Każdy student jest zobowiązany we własnym zakresie uzupełnić wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia na podstawie podręczników zalecanych przez prowadzących zajęcia.
Imię i NAZWISKO Imię i NAZWISKO Data wykonania
Przebieg doświadczenia (w punktach, krótko i konkretnie, ale dość szczegółowo) Szkic układu pomiarowego (porządny rysunek wykonany ołówkiem)
Tabela z wynikami pomiarów (przepisana z protokołu). Obliczenia przykładowe (tylko dla jednego pomiaru - napisać którego, podać wzór i podstawić dane krok po kroku wraz z jednostkami). Tabela z wynikami obliczeń będąca podstawą do naszkicowania wykresu.
Co to jest? Miara dokładności metody pomiarowej. Skąd się biorą? Skąd się biorą? - ograniczona dokładność przyrządów pomiarowych, - ograniczona dokładność zmysłów ludzkich, - brak możliwości zapewnienia doskonałych warunków stosowalności praw fizycznych.
Długość dokładność miary (linijka 1 mm, suwmiarka 0.05 mm, śruba mikrometryczna 0.01 mm) + dokładność metody (np. menisk) + czynnik ludzki (np. wyznaczenie środka kulki czy plamki) Czas dokładność stopera (0.01 s) + refleks mierzącego (0.2-0.3 s) + dokładność metody (np. przekazanie informacji za pomocą głosu 0.3 s) Kąt podziałka kątowa + dokładność metody Mierniki cyfrowe zgodnie z instrukcją + poprawka, jeśli ostatnia cyfra jest niestabilna (uzgadniamy z prowadzącym zajęcia) Mierniki analogowe: klasa przyrządu zakres 100
Funkcje jednej zmiennej: f ( x) = f ( x) f ( x + x) Przykład: ( ) 2 = + 2 2 T T T T Funkcje wielu zmiennych: metoda różniczki zupełnej Przykład: f f f f ( x, x,..., x ) = x + x +... + x x x x 1 2 n 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 mgr ts gr ts mgr ts mgr ts mgr ts = m + r + s + t 2 2s 2s s 2s s n n s
Wyniki zaokrąglamy zgodnie z regułami zaokrąglania z dokładnością do dwóch cyfr znaczących i przedstawiamy w zapisie potęgowym. Przykłady: 0,000864965 8,65 10-4 127 575 646 1,28 10 8 Niepewności zaokrąglamy zawsze w górę. Przykłady: 0,000001364 0,02 10-4 11 549 664 0,12 10 8
Wielkość fizyczna Jednostka Symbol Jednostki podstawowe długość metr m masa kilogram kg czas sekunda s natężenie prądu amper A temperatura kelwin K natężenie światła kandela cd ilość substancji mol mol Jednostki uzupełniające kąt płaski radian rad kąt bryłowy steradian sr
Jednostki pochodne Wielkość fizyczna Jednostka Symbol powierzchnia objętość prędkość przyspieszenie metr kwadratowy metr sześcienny metr na sekundę metr na sekundę kwadrat m 2 m 3 m/s m/s 2 siła niuton N = kg m/s 2 energia, praca dżul J = N m ciśnienie paskal Pa = N / m 2 częstotliwość herc Hz = 1 / s prędkość kątowa (pulsacja) radian na sekundę rad / s Jednostki pochodne Wielkość fizyczna Jednostka Symbol moment bezwładności gęstość kilogram razy metr kwadrat kilogram na metr sześcienny kg m 2 kg / m 3 moc wat W = J / s ciepło właściwe ładunek elektryczny napięcie elektryczne dżul na kilogram i na kelwin kulomb wolt J kg -1 K -1 C = A s V = W / A opór elektryczny om Ω = V / A indukcja magnetyczna tesla T = kg / (A s 2 )
Stopień kątowy [ ] α [ rad ] [ ] α π = 180 Elektronowolt [ev] Stopień Celsjusza [ C] 1 6,022 10 6,022 10 19 19 ev = C V = J Milimetr słupa rtęci [mmhg] 1mHg = Pa ρ g Hg
Przedrostek Symbol Mnożnik tera T 10 12 giga G 10 9 mega M 10 6 kilo k 10 3 hekto h 10 2 deka da 10 1 decy d 10-1 centy c 10-2 mili m 10-3 mikro µ 10-6 nano n 10-9 piko p 10-12 femto f 10-15 atto a 10-18
y = ax + b a współczynnik kierunkowy, miara nachylenia prostej do osi ox b punkt przecięcia prostej z osią oy
Obowiązkowo na papierze milimetrowym formatu A4 Wszystko ołówkiem! Osie na skraju podziałki milimetrowej, ze strzałkami, podpisane symbolem wielkości fizycznej i jej jednostką w nawiasie kwadratowym, z naniesioną podziałką (a nie wynikami obliczeń!) Dobór skali: tak, aby wykres zajmował jak największą powierzchnię arkusza z uwzględnieniem wymagań metody wyznaczania danego parametru Prostokąty niepewności pomiarowych nanosimy w przyjętej skali z dokładnością do 0,5 mm
Przez wszystkie prostokąty niepewności pomiarowych prowadzimy tzw. prostą najlepszego dopasowania, przechodzącą jak najbliżej punktów pomiarowych w ten sposób, że połowa punktów leży pod prostą i połowa ponad prostą.
Wyznaczanie: dodatkowo wykonujemy obliczenia potrzebnego parametru funkcji liniowej na podstawie znajomości równania funkcji. W celu oszacowania dokładności metody pomiarowej prowadzimy tzw. prostą najgorszego dopasowania również przez wszystkie prostokąty niepewności pomiarowych (skrajnie odchyloną od najlepszej) i powtarzamy obliczenia parametru. Dokładność metody = wynik dla prostej najlepszego dopasowania + wynik dla prostej najgorszego dopasowania
Sprawdzanie: Ponieważ na wykresie można poprowadzić prostą przez wszystkie pola prostokątów niepewności pomiarowych, nie ma podstaw do stwierdzenia odstępstwa od prawa/teorii Wyznaczanie: Wyznaczona wartość wynosi: [ ] Dokładność metody: [ ] Dodatkowo, jeśli to możliwe, porównujemy otrzymaną wartość z wartością tablicową. UWAGA: jeśli nie da się poprowadzić prostej przez wszystkie prostokąty niepewności, stwierdzamy odstępstwo od teorii i trzeba podać wyjaśnienie.
Poprawne wykonanie i sprawozdanie 12 ćwiczeń laboratoryjnych. Przestrzeganie regulaminu pracowni i kulturalne zachowanie. Obecność na zajęciach. Żadna nieobecność nie zwalnia z wykonania ćwiczenia = ćwiczenie należy odrobić.
Przebiegi i parametry podstawowych funkcji matematycznych: liniowej, kwadratowej, hiperbolicznej, wykładniczej (w szczególności eksponencjalnej) Logarytm naturalny i eksponent Podstawowe prawa fizyczne dotyczące: - mechaniki ruchu postępowego, obrotowego i harmonicznego, - optyki soczewek, - ciepła właściwego i ciepła przemian, - gazów rzeczywistych i doskonałych, - rozchodzenia się fal dźwiękowych.
Laboratorium podstaw fizyki, Tadeusz Podoski, Adam Taszner, Gdynia 2011 Fizyka wokół nas, Paul G. Hewitt, Wydawnictwo Naukowe PWN Podstawy Fizyki (ang. Fundamentals of Physics), David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Wydawnictwo Naukowe PWN Fizyka, Jay Orear Fizyka dla inżynierów, Jerzy i Michalina Massalscy Fizyka dla inżynierów, Anthony J. Pointon Fizyka. Krótki kurs dla inżynierów, Czesław Bobrowski