Fyzikální praktika

Praktikum má (podle mého názoru) připravit absolventa na samostatnou vědeckou činnost. Student by si měl osvojit základní návyky týkající se teoretické přípravy na měření, vlastního měření, statistického vyhodnocení údajů získaných z experimentu a zejména jejich smysluplnou interpretací.

Účast na seminářích, proměření a zpracování zvolených úloh, odevzdání protokolů o měření se správným zpracováním naměřených hodnot a jejich smysluplnou interpretací. Seznam zvolených úloh bude dán k dispozici v dostatečném předstihu před prvním setkáním.

Na prvním setkání bude provedeno školení o bezpečnosti práce. Zde uvádím pouze nejdůležitější body:

• Do laboratoře nepatří žádné řetízky, kroužky do nosu ani další doplňky, které by se mohly někde zachytit, rozžhavit, nebo zkratovat obvod.
• Nechci vidět poletující vlasy! Noste si drdoly, klipsy, síťky nebo gumičky. Neučiníte-li tak, spálíte si je nad plamenem.
• V laboratořích se přezouváme! Boty patří, spolu s dalšími překážejícími věcmi, do uzamykatelných skříněk na chodbě.
• V laboratoři se nejí, nepije, nekouří a nepožívají omamné látky.

Návody na úlohy jsou ve skriptech V.Heller a kol.: Laboratorní cvičení z fyziky (UJEP, Přf, 2007). Tištěný výtisk je možno získat na prvním setkání, elektronická verze je ke stažení zde: V. Heller: Laboratorní cvičení z fyziky

Na procvičení základů zpracování naměřených dat v tabulkovém kalkulátoru jsem připravil testovací data. Stáhněte si je a zkuste zpracovat. lab_praktikum_0.xls

1. Návod ke své úloze si pročtěte v dostatečném předstihu. (Ten den ráno nepovažuji za dostatečný předstih). Zapátrejte v literatuře, poznámkách nebo na Internetu a dohledejte si věci, ve kterých nemáte jasno (co je to moment setrvačnosti, jak se pracuje s hranolovým spektrometrem, jak funguje GM počítač radioaktivních částic atp.). V případě problémů s porozuměním se nebojte napsat e-mail nebo využít konzultačních hodin.
2. Vypracujete si písemnou přípravu na měření. Nemusí být nijak obsáhlá, ale musí z ní být vidět, že víte co měříte, proč to měříte a jak to budete měřit. Není potřeba mít předrýsované tabulky, ani slovo od slova opisovat text ze skript (to je k ničemu).
3. Noste si na praktikum kalkulačky. Budou se vám hodit.

Vedle písemné přípravy vyžaduji, abyste mi byli schopni objasnit, co děláte. Musíte tedy rozumět nejen principu měření, ale i celému fyzikálnímu pozadí. Kdo nebude připraven, půjde a už se nevrátí.

1. Choďte včas. Většina měření je časově náročná. Před každým měřením bude prostor na případné dotazy a vyjasnění nejasností. Na většinu záludností se ale dá přijít prostým selským rozumem, takže očekávám, že ho zapojíte.
2. Výsledky měření si ve vhodné formě zapisujte na list papíru, nejlépe formátu A4 (ideálně na druhou stranu příprav). Zapisujte si je přehledně a tak, abyste dokázali zjistit co jste měřili i po 14 dnech. Po skončení práce si listy čitelně podepište, napište datum a název/číslo úlohy a nechte list(y) s naměřenými daty podepsat vyučujícím. Listy s naměřenými údaji jsou součástí protokolu.

1. Výstupem vaší práce je protokol. Protokoly zpracujte samostatně. (Přestože měříte ve dvojicích, každý protokol musí být originál! Neberu skupinovou práci na formulaci protokolu, následovanou zadáním jiných hodnot do tabulek!)
2. Protokoly odevzdávejte písemně do čtrnácti dnů od provedení měření.

Hlavním kritériem hodnocení protokolu bude jeho srozumitelnost. Představte si, že píšete článek do nějakého odborného časopisu. Pochopitelně by mělo být vaším cílem, aby čtenář pochopil, co mu chcete sdělit. Mlčky předpokládám, že všechny výpočty a odvození budou bezchybně provedena.

Protokol by měl mít hlavičku s vaším jménem, číslem úlohy, datem a dalšími údaji o podmínkách panujících při měření. Dále protokol obsahuje stručný popis úlohy (co, jak a proč) včetně teoretického pozadí, následovaný vypracováním zadaných úkolů a přehledem použitých vzorců. Hlavičky jsou spolu se vzorovým protokolem ke stažení níže na této stránce.

Vlastní dělení textu protokolu nechám na vás. Buď můžete napsat vždy vše najednou, nebo může každému úkolu v úloze příslušet jedna samostatná jednotka (popis úkolu, proč a jak měřím, tabulka s naměřenými hodnotami, statistické zpracování, výpočty, grafy naměřených hodnot.) Součástí úlohy jsou i teoretické otázky. Ty musí být samozřejmě vypracovány také a absence jejich vypracování bude považována za hrubý nedostatek!!

Všechna měření a vypracované úkoly pak shrnete do závěru. Ten musí obsahovat smysluplnou interpretaci toho, co jste naměřili a vypočítali. Nestačí mi znovu opapouškovat výsledky jednotlivých měření!!! Co po vás chci je uvést naměřené hodnoty včetně chyb, váš názor na naměřená data, porovnání s teorií, upozornění na možné zdroje chyb, zkrátka shrnutí celého protokolu. Něco, co by mělo stačit, aby čtenář přečetl a věděl o co jde.

• jednoznačně identifikující hlavička (k dispozici ke stažení)
• úvod do problematiky/popis úlohy
• popis postupu měření
• přehledné tabulky s naměřenými hodnotami
• statistické zpracování nam. hodnot, diskuse chyb
• přehled konstant a vzorců použitých v práci (statistika), případně odkazy na použitou literaturu
• přehledně a dobře popsané grafy s nanesenými chybovými úsečkami
• smysluplný závěr shrnující celou úlohu
• list s naměřenými hodnotami („šmírák“)

Grafy buď vytvářejte na počítači, nebo pomocí křivítka na milimetrovém papíře. Nelze akceptovat grafy malované od ruky. Součástí naměřených dat v grafech musí být i chybové úsečky!!. Budete-li naměřené hodnoty prokládat nějakou křivkou, dbejte, ať je ta křivka smysluplná.

K usnadnění tohoto (náročného) úkolu dávám k dispozici tyto materiály:

chyby měření a jejich zpracování - text, jehož autorem nejsem a autora neznám. Ozve-li se mi autor, budu rád a poskytnu mu příslušný kredit.
Kuchařka pro zpracování měření - podstatně kratší abstrakt o základním zpracování experimentálních dat.
Osnova protokolu - podrobnější popis všech částí protokolu
Vzorový protokol - není z žádné úlohy, kterou měříte. Přesto z něj pochopíte, o co jde a jak má protokol vypadat.
Jak vytvořit polární graf v Excelu - podrobný návod na tvorbu polárního grafu v programu MS Excel. Nemám ozkoušeno, ale předpokládám, že podobná technika půjde použít i v balíku OpenOffice.org. Pro příznivce GNUPlotu jsem připravil dva ukázkové soubory: polarni_grafy-gnuplot.zip

Níže jsou scany stránek z knihy „Fyzikální a matematické tabulky“ autorů J. Brož, V. Roskovec, M. Valouch, SNTL Praha 1980. Užitečná je zejména hustota dfestilované vody a měrná tepelná kapacita. Přesnou hodnotu je nutno určit např. lineární interpolací z tebelovaných hodnot.

, , ,

.pdf verze hlavičky
.doc verze hlavičky