Rachunek niepewności pomiarowych

obowiązkowe

Wstęp do fizyki 0900-FS1-1WDF

Umiejętność posługiwania się arkuszem kalkulacyjnym.

w sali

Cel zajęć:

• wprowadzenie do współczesnych metod opracowywania wyników pomiarów i oszacowania niepewności wyników z uwzględnieniem elementów statystycznej analizy danych,

• zapoznanie z metodami przedstawiania wyników pomiarów,

• wprowadzenie do metod testowania hipotez statystycznych.

Wykład w formie prezentacji multimedialnej z wieloma przykładami do rozszerzonej analizy i symulacji w arkuszu kalkulacyjnym na zajęciach laboratoryjnych.

Profil studiów: ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy, moduł "Podstawy fizyki"

Dziedzina i dyscyplina nauki: Nauki fizyczne, fizyka

Rok studiów/semestr: 1 rok/2 semestr, studia I stopnia (fizyka ogólna)

Wymagania wstępne: Zaliczenie wstępu do fizyki, umiejętność posługiwania się arkuszem kalkulacyjnym,

Liczba godzin zajęć dydaktycznych: Wykład 15 godz., laboratorium 15 godz.

Metody dydaktyczne: Wykład w formie prezentacji multimedialnej (notatki z wykładu dostępne są na stronie e-learningowej); laboratorium: samodzielne rozwiązywanie zagadnień związanych z rachunkiem niepewności pomiarowych.

Punkty ECTS: 2

Bilans nakładu pracy studenta: Udział w wykładach (15 godz.), udział w zajęciach laboratoryjnych (15 godz.), udział w konsultacjach (3 godz.), szkolenie BHP - 1 godz., przygotowanie się do zajęć laboratoryjnych 15 godz., przygotowywanie się do zaliczenia pisemnego i udział w zaliczeniu na ocenę - 6 godz. W sumie - 55 godz.

Wskaźniki ilościowe: Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 34 godz. - 1,8 punktów ECTS, nakład pracy związany z zajęciami praktycznymi (laboratorium) - 15 godz. (można przyjąć proporcjonalny udział tych zajęć w sumarycznych punktach ECTS, czyli 15/55*2= 0,6 ECTS)

Tematy podejmowane na Wykładzie:

1. Wstęp, układy jednostek fizycznych, metody przedstawiania danych eksperymentalnych.

2. Podstawowe definicje związane z pomiarami, wielkości proste i złożone.

3. Zaokrąglanie i porównywanie wyników, miejsca i cyfry znaczące.

4. Podstawy statystycznej analizy wyników pomiarów.

5. Przykłady rozkładów zmiennej losowej.

6. Statystyczna ocena niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich (metoda typu A).

7. Ocena niepewności metodami typu B.

8. Opracowanie wyników pomiarów wielkości zależnych liniowo.

9. Przykłady wyznaczania parametrów nieliniowych funkcji dopasowujących rozkłady niektórych wyników pomiarów.

10. Testowanie hipotez statystycznych na przykładzie testu χ^2 i testu Studenta. Planowanie pomiarów.

Tematy podejmowane w Laboratorium:

1. Metody przedstawiania danych eksperymentalnych.

2. Zaokrąglanie i porównywanie wyników pomiarów, miejsca i cyfry znaczące.

3. Obliczanie parametrów wybranych rozkładów zmiennej losowej.

4. Statystyczna analiza przypadkowych niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich (metoda typu A), prawo przenoszenia

niepewności.

5. Ocena niepewności metodami typu B.

6. Opracowanie wyników pomiarów wielkości zależnych liniowo.

7. Przykłady dopasowania wyników pomiarów funkcjami nieliniowymi.

8. Testowanie hipotez statystycznych na przykładzie testu χ^2 i testu Studenta.

1. E.Żukowski - Notatki (miniskrypt) do wykładu zamieszczane na stronie e-learningowej.

2. H.Szydłowski, Pracownia Fizyczna, PWN, Warszawa 1999.

3. J.R.Taylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1995.

4. S. Brandt, Analiza danych, PWN, Warszawa 1998.

5. A.Zięba, Natura rachunku niepewności pomiaru a jego nowa kodyfikacja, Postępy Fizyki 52, zeszyt 5 (2001) 238 – 247.

6. A.Strzałkowski, A.Śliżyński, Matematyczne metody opracowywania wyników pomiarów, PWN, Warszawa 1978.

Wiedza, absolwent zna i rozumie:

KP6_WG1 - w zaawansowanym stopniu, koncepcje, zasady i teorie właściwe dla fizyki i astronomii w zakresie przewidzianym programem kształcenia;

KP6_WG2 - techniki matematyki wyższej w zakresie niezbędnym dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania problemów fizycznych o średnim poziomie złożoności;

Umiejętności, absolwent potrafi:

KP6_UW1 - analizować problemy z zakresu nauk fizycznych i astronomii oraz znajdować ich rozwiązania w oparciu o poznane twierdzenia i metody;

KP6_UW2 - wykonywać analizy ilościowe oraz formułować na tej podstawie wnioski jakościowe;

KP6_UK5 - dokonać krytycznej analizy wyników pomiarów, obserwacji lub obliczeń teoretycznych wraz z ilościową oceną dokładności wyników;

Kompetencje społeczne, absolwent jest gotów do:

KP6_KK1 krytycznej oceny posiadanej wiedzy i odbieranych treści;

KP6_KK4 podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych;

Zaliczenie wykładu na ocenę na podstawie wyników pisemnego sprawdzianu wiedzy w zakresie tematów podejmowanych na wykładzie.

Zaliczenie laboratorium na ocenę na podstawie wyników sprawdzianu umiejętności praktycznych w laboratorium komputerowym.

Nie dotyczy