Z´aklady fyzik´aln´ıch mˇeˇren´ı Petr Chaloupka ˇ FJFI CVUT, Praha
zimn´ı semestr, 2015
Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Z´aklady fyzik´aln´ıch mˇeˇren´ı zimn´ı semestr - pˇredn´ aˇsky 2+0 letn´ı semestr - cviˇcen´ı 0+2
pˇredn´aˇsej´ıc´ı: Dr. Petr Chaloupka katedra fyziky - 221
[email protected] ˇ Ing. Libor Skoda
V´ıtejte na FJFI Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Obsah pˇredn´aˇsek I
Teorie fyzik´aln´ıch mˇeˇren´ı - mˇeˇric´ı metody, jednotky, pˇresnost pˇr´ıstroj˚ u, chyby mˇeˇren´ı,. . . - chyby nepˇr´ım´ ych mˇeˇren´ı
I
Pravdˇepodobnost a statistika- nezbytn´e minimum - Centr´ aln´ı limitn´ı vˇeta, Gaussovo rozdˇelen´ı,. . . - prokl´ ad´ an´ı funkˇcn´ıch z´ avislost´ı
I
Zpracov´an´ı protokol˚ u - grafy, histogramy - Latex - form´ atovac´ı textov´ y program - GnuPlot - statistick´e zpracov´ an´ı dat
I
Praktick´a mˇeˇren´ı - letn´ı semestr Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Doporuˇcen´a literatura
I
Vaˇ se z´ apisky
I
J.Broˇz - Z´aklady fysik´ aln´ıch mˇeˇren´ı (3 d´ıly)
I
Z.Hor´ak - Praktick´ a fysika (1958 ...)
I
Tabulky - napˇr. Matematick´e, fyzik´ aln´ı a chemick´e tabulky pro stˇredn´ı ˇskoly ˇ Kolektiv: Fyzika I, CVUT Praha, 1998, 1. vyd. 103 s. ISBN 80-01-01837-7.
I
Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Podm´ınky udˇelen´ı z´apoˇctu
1. Doch´azka - povoleny 3 absence I
Bonus. Pokud odevzd´ ate protokol udˇelan´ y na “V´ ybornˇe”, pak je doch´ azka dobrovoln´ a aˇz do dalˇs´ıho protokolu.
2. Protokoly -
3 protokoly za semestr t´ yden na zpracov´ an´ı neuznan´e protokoly budou vr´ aceny k pˇrepracovan´ı protokol=individu´ aln´ı pr´ ace
Z´apoˇcty budou udˇelov´ any na posledn´ı hodinˇe.
Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Fakultn´ı kolokvium Pozn´amka mimo ZFM:
Kaˇzd´ y t´ yden se poˇr´ad´ a Fakultn´ı kolokvium I
Kaˇzdou stˇredu v posluch´ arnˇe ˇc. 115 v 15:30 hod
I
Informace: http://kolokvium.fjfi.cvut.cz
Proˇc chodit: I
Pˇredn´aˇsej´ı ˇspiˇcky z r˚ uzn´ ych obor˚ u (Grygar, Dr´abov´a,. . . )
I
N´ahled do moˇzn´ ych oblast´ı vaˇseho dalˇs´ıho studia
I
Informace o moˇznostech studia v zahraniˇc´ı
I
Bonus - k´ava a suˇsenky zdarma . . .
Role experimentu ve fyzice
... z´abava ... Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Role experimentu ve fyzice Fyzika - empirick´a - exaktn´ı ”Vˇ edeck´ a metoda“ Experiment: - pozorov´an´ı nov´eho jevu - ovˇeˇren´ı d´ılˇc´ıch pˇredpovˇed´ı teorie - moˇznost zam´ıtnout teorii
Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Z´akladn´ı vlastnosti vˇedeck´e teorie I
objektivita – maxim´ aln´ı nez´ avislost na osobˇe experiment´atora
I
konsistence – vnitˇrn´ı konsistence teorie.
I
testovatelnost – hypot´eza mus´ı produkovat testovateln´e a od ostatn´ıch hypot´ez odliˇsiteln´e pˇredpovˇedi
I
u ´ spornost – Occamova bˇritva
I
falzifikovatelnost – moˇznost zam´ıtnut´ı hypot´ezy na z´akladˇe experimentu
I
ovˇ eˇ ritelnost – moˇznost zopakovat dan´ y experiment v budoucnu
Einstein: ”A theory is something nobody believes except the person proposing the theory, whereas an experiment is something everybody believes except the person doing the experiment”. Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Mˇeˇren´ı C´ıle mˇeˇren´ı - mˇeˇrit fyzik´aln´ı jevy a z´ıskat poznatky o vz´ ajemn´ ych vztaz´ıch mezi fyzik´ aln´ımi veliˇcinami, popˇr. zjistit velikost fyzik´aln´ıch veliˇcin.
Prov´adˇen´ı mˇeˇren´ı - pozorov´an´ı - mˇeˇren´ı fyz. jev˚ u, kter´e prob´ıhaj´ı nez´avisle na n´as (astronomie) - experiment - pozorov´ an´ı, kter´ a jsou pl´ anovitˇe pˇripravena
Experimenty - kvalitativn´ı - napˇr. zkoum´ an´ı zmˇeny elektr. odporu na teplotˇe (r˚ ust, pokles) - kvantitativn´ı - urˇcen´ı velikosti zmˇen elektr. odporu na teplotˇe Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Pr˚ ubˇeh experimentu 1. Pˇr´ıprava mˇeˇren´ı 2. Mˇeˇren´ı 3. Vyhodnocen´ı 4. Prezentace v´ ysledk˚ u
Pˇ r´ıprava mˇ eˇ ren´ı - reˇserˇse - simulace - volba pˇr´ıstroj˚ u - sch´ema zapojen´ı - ...
Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Pr˚ ubˇeh experimentu Mˇ eˇ ren´ı - sestaven´ı a odladˇen´ı - realizace - z´ısk´an´ı exp. dat - ...
Vyhodnocen´ı mˇ eˇ ren´ı - statistick´e zpracov´ an´ı - urˇcen´ı z´avislost´ı a z´ akonitost´ı - urˇcen´ı pˇresnosti (chyb) - porovn´an´ı s teori´ı - porovn´an´ı s jin´ ymi metodami, autory, . . . - doporuˇcen´ı - ... Uveden´ı do praxe . . . Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Mˇeˇric´ı metody 1. objektivn´ı × subjektivn´ı 2. absolutn´ı: poskytuj´ı absolutn´ı hodnotu hledan´e veliˇciny v definovan´ ych jednotk´ ach, napˇr. d´elku v metrech relativn´ı: ud´ avaj´ı pomˇer dvou veliˇcin t´ehoˇz druhu, napˇr. v´ aˇzen´ı (z´ avaˇz´ı je norm´ alem) 3. pˇ r´ım´ e : mˇeˇr´ıme pˇr´ımo danou veliˇcinu dle jej´ı definice, napˇr. mˇeˇren´ı hustoty ρ = m/V nepˇ r´ım´ e : napˇr. urˇcen´ı hustoty pomoc´ı Archim´edova z´ akona ze s´ıly, kterou je tˇeleso nadlehˇcov´ ano v kapalinˇe o zn´ am´e hustotˇe a ze znalosti v´ ahy na vzduchu 4. statick´ e : mˇeˇren´ a veliˇcina je st´ al´ a, urˇcuje se z klidov´e polohy ukazatele dynamick´ e : na velikost mˇeˇren´e veliˇciny se usuzuje z periodick´eho pohybu syst´emu, napˇr. urˇcen´ı t´ıhov´eho zrychlen´ı reverzn´ım kyvadlem 5. kompenzaˇ cn´ı: u ´ˇcinek mˇeˇren´e veliˇciny se kompenzuje stejnˇe velk´ ym, ale opaˇcn´ ym u ´ˇcinkem veliˇciny t´ehoˇz druhu, napˇr. v´ aˇzen´ı, Mohrovy v´ aˇzky (hustota tˇelesa), elektrick´ a mˇeˇren´ı - Wheaston˚ uv m˚ ustek 6. nulov´ e: zvl´ aˇstn´ı pˇr´ıpad kompenzaˇcn´ı metody, v´ ychylka mˇeˇr´ıc´ıho pˇr´ıstroje je 0 7. substituˇ cn´ı: nezn´ am´ a veliˇcina se zamˇen ˇuje norm´ alem t´ehoˇz druhu, Z´ akladymˇ fyzik´ aln´ ıch pˇ mˇ ˇ ren´ı aˇz se najde norm´ aPetr l se Chaloupka stejnou v´ ychylkou eˇr´ıc´ ıho r´eıstroje
Balistick´e kyvadlo
- nepˇr´ım´a metoda mˇeˇren´ı rychlosti
Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
Wheatstone˚ uv m˚ ustek - uk´azka nulov´e kompenzaˇcn´ı metody
v Rovnov´aze VG = 0 potom R1 R3 R3 R2 = ⇒ Rx = R2 Rx R1 Petr Chaloupka
Z´ aklady fyzik´ aln´ıch mˇ eˇ ren´ı
