søndag 7. september 14

Transkript

1

2

3 3 Mål Få en førståelse for: Hvordan bruker bruker man sin kunnskap på en vitenskaplig måte? Hvordan man arbeider rasjonellt med åpen problemstilling Hvordan fysikk/eksperiment er viktigt i de sammanhangen.

4 4 Modell Modell Empiri Analyse Empiri Analyse Brahe -> Kepler -> Newton

5 5 «Den naturvitenskaplige metoden» Modell Empiri Analyse

6 6 Den tekniske revolusjonen Modell Ingeniørskunst Empiri Analyse

7 7 Grunnkurs i fysikk Modell Ingeniørskunst Fysikk Empiri Analyse

8 8 Problemløsning Ex 1 Ex 2 Lab Utgangspunkt Gitt Gitt Ukjent Metode Gitt Ukjent Ukjent Mål Gitt Gitt Kjent

9 Grunnoppgave

10 10 Polyas strategi for problemløsning Formulert 1945 i «How to solve it» Understand Plan Carry Out Look back

11 Experimentell problemløsning Understand Analyser og planlegg - bruk din kunnskap -Vad er problemet? Rita figur!!!! -Variabler og konstanter som påvirker systemet. -Måleoppstilling, vad er mulig å måle? Plan Test -Optimer måle-oppsett, vad er grensene, hvordan måle på en effektivt måte? Systematisere formulere hypotese og målestrategi, forbered måleserier. Carry Out Gjennomfør eksperiment Look back Analyser data Se til att data svarer til problemet.

12 Journal - dokumentasjon Man arbeider mer systematisk når man skriver vad som skjer Man kan få oversikt over data, tankemåter etc Man kan kontrollere att man gjort rett. Spårbarhet - man har dokumentasjon på att man gjort saker rett! Man kan dele informasjonen, og reprodusere eksperiment!

13 Oppgave 1 Lab+1-2+Mekanikk%2C+grunnoppgave

14 Opplegg Tid Obligatoriskt moment Forberedelse Lab 1 Lab 2 Veiledning (2 team max 60 min) Lab 3 Lab 4 Plan for lab og Journal godkjent Plan for lab og Journal godkjent Gjenomgang vanliga feil, og rapporter Plan for lab og Journal godkjent Plan for lab og Journal godkjent Se på Øving Planlegg lab Gå igjenom journal, gør ny plan 1:a versjon av rapport + lest en rapport Planlegg lab Gå igjenom journal, gør ny plan

15 Opplegg Oppmøte: Oppmøte er obligatorisk, og bokes gjennom fysikks bokningsystem, Rapport: Labkurset inneholder krav om levering av rapport på to stadier, først som skisse til medstudenter til veildedningstilfelle 2, sedan til assistent for slutgiltigt godkjennande. Planlegging: Innen var labøkt så skall laborasjonen planegges, med en plan som diskuteres med labassistent i begynnelsen av labøkten (se fremst kapitel 4.1 i heftet om problemløsning). Kursmateriel: Ligger på fysikklabwikin. Arbeidsform: Labberna gjenomførs i grupper om to personer, journal føres av begge personer, rapport skrives i par om 2 personer.

16 Informasjon Øvingssystemet - godkjenninger, labtider Fysikklabwiki

17 Krav til studenten: 1) Det kreves ikke at man må bli ferdige med alle oppgaver! 2) Plan 3) Labjournal 4) Godkjenning av labøkt 5) Rapport 6) Ryddighet!!!!

18 Ryddighet! Lab fra 8-20!!!!!!!!! ca 1000 studenter Labplassen må vara i bedre stand enn då du kom Spising/drikking skjer på assistentrom/anvisad sal

19 Krav på assistenten: Assistentens rolle er å svare på spørsmål om og kontrollerer: mål, resultat og bakomliggande fysikk samt ta sig an feil i labutstyret. Skall ikke: ge direkte veiledning om utstyr og eksperiment - bruk wikin! Men: ge indirekt veiledning, peke på vad som kan behøva justeres for å nå satte mål (de har en sjekkliste). Se till att ikke studenter og ustyr skades!

20 Labplasser totalt 24 plasser 1 assistentrom Faste plasser 1 PC per 2 plasser! Bruk egen PC om muligt! Kamerastativ er store - var ryddige

21 Rapport: Skriv utfyllende rapport på oppgave 1 Team kan levere felles rapport. Skriv da i forordet hvem som har skrevet hva. Rapporten skal: Være øvelse i å skrive vitenskapelig rapport. Være skrevet på PC, inkludere figurer. Inneholde kvantitativ usikkerhetsanalyse. Være utfyllende.

22

23 Forslag til oppbygning: - Forord - Sammendrag -Innholdsfortegnelse 1.Innledning 2.Teoretisk grunnlag 3.Beskrivelse av eksperiment 4.Resultater og diskusjon 5.Konklusjon - Litteraturhenvisninger

24 Figurer

25

26 Praktiskt: Ta med: Egen dator, penal, plastmappe for journal. Fravær: Avtal med assistent om bytte/ny tid. Lab fra innen: Lab Innen samme kurs skall vare registrert. Lab fra TFY4102-TFY4125 kan ofte tilgoderegnes, kontakte mig Bytte av labtid: Bytt med annen grupp, kan og finnes tider for andre kurs.

27 Verktøy for sammenligning med modell 1) Undvike og estimere feil i en variabel 2) Estimere hvor stort feil en feil i en variabel gir på slutresultatet (Gauss feilfortplantningslov) 3) Kurvetilpassning Info/eksempler ligger på wikin Empiri Modell Fysikkk Analyse

28 Vad er en måling?

29 Måleusikkerhet Måling: tallfeste en egenskap (hvor langt, tungt, tyktflytende noe er). Måling: Verdi og enhet (2m, 4.5 kg, 1.2 Pa s) Alle målinger har en viss grad av usikkerhet! L = 193 ± 2 mm Hvor stor usikkerhet vi kan tolerere avhenger av situasjonen

30 Ulike typer av feil Grove feil: Noterer at spenningen var 2.4 V når den egentlig var 2.4 mv Botemiddel: Gjør dem ikke! Definisjonsusikkerhet: Hva er lengden til en sau? Botemiddel: Klare og spesifiserte definisjoner. Systematiske feil: Mer om dette snart Statistiske feil: Mer om dette snart

31 Systematiske feil Blant annet: - Feil kalibrert måleinstrument/for tidlig måling - Måler utenfor instrumentets tiltenkte måleområde - Menneskelig egenskap - Andre forsøksbetingelser enn antatt Eksempel: Linjalen er ikke eksakt 30 cm, men cm Botemiddel: -Tenk kritisk igjennom utføring av måling - Sjekk nøyaktighet og måleområde for instrument - Kalibrer måleutstyr - Anslå fornuftig grense for ukorrigerbare systematiske feil

32 Statistisk usikkerhet Gjentatte målinger gir forskjellige verdier Eksempel: Vi måler lengden av et bord flere ganger. Bruker meterstokk med fin gradering. Vi får: x 1 = 3.12 m x 2 = 3.07 m x 3 = 3.10 m Botemiddel: Mål mange ganger, beregn middelverdi Variasjonen i målingene angir usikkerheten som betegnes

33 Fordelinger av målinger Middelverdi Verdi

34 Fordelinger av målinger Middelverdi Verdi

35 Fordelinger av målinger

36 Normalfordeling f(x) = sannsynlighet for å måle verdien x µ = middelverdi σ = standardavvik 95% sannsynlighet ved 2 σ

37 37 Eksempel:

38 Eksempel: Data Histogram

39 Estimater for µ og σ : σ Middelverdi µ estimeres med: µ Standardavvik σ estimeres med: Usikkerhet i enkeltmåling! Estimat for usikkerhet i middelverdi:

40 2) Feilforplantning Vi beregner en fysisk størrelse f(x,y,z,...) ut fra målinger av de individuelle fysiske størrelsene x, y, z,... Anta at x, y, z,... er uavhengige. Da er usikkerheten i f : 2 y ! 1/2 Dersom en har målt middelverdier for x, y, z,... bruker vi: og i uttrykket for usikkerheten

41 Feilforplantning Eksempel: Tips: Lettere å regne med relativ usikkerhet: f f @x f! 2 f y! A 1/2 Som gir: f f = x x y 2 + y 3 z z 2! 1/2

42 3 Kurvetilpassning Ulike rutiner finnes baserer sig ofte på minste kvadratens metode Optimerer kvadraten av avvik fra modell (residual):

43 I analyseprogram MSR (mean square root): 0.15 og

44 Residual

45 Oppsummering - Måledata har alltid verdi, enhet og usikkerhet. - Redusér systematiske feil ved å tenke kritisk på utførelse av måling. - Redusér statistisk usikkerhet ved å repetere målinger. Oppgi estimert usikkerhet. - Måledata er ofte normalfordelt rundt middelverdien. Middelverdi: Standardavvik for enkeltmåling: Standardavvik for middelverdi: Feilforplantningsloven: x y ! 1/2

46 Velkommen til Lab! Ta med: Egen dator, penal og en første plan!