Rachunek niepewności pomiarowych 390-FM1-1RNP
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. - 2 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=ok. 1 ECTS)
Tematy podejmowane na Wykładzie:
1. Wstęp, układy jednostek fizycznych, metody przedstawiania danych eksperymentalnych (graficzna, histogram, tabelaryczna, za pomocą
równania).
2. Podstawowe definicje związane z pomiarami, wielkości proste i złożone, źródła i podział błędów i niepewności pomiarowych.
3. Zaokrąglanie i porównywanie wyników, miejsca i cyfry znaczące.
4. Podstawy statystycznej analizy wyników pomiarów, wynik pomiaru jako zmienna losowa, parametry rozkładu zmiennej losowej (wartość oczekiwana, wariancja, odchylenie standardowe, momenty rozkładu), dystrybuanta.
5. Przykłady rozkładów zmiennej losowej (rozkład zero-jedynkowy, rozkład dwumianowy, rozkład jednostajny, rozkład Poissona, rozkład Gaussa, rozkład χ^2, rozkład t Studenta).
6. Statystyczna ocena niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich (metoda typu A), ważniejsze estymatory parametrów próby z rozkładu normalnego, prawo propagacji niepewności.
7. Ocena niepewności metodami typu B.
8. Opracowanie wyników pomiarów wielkości zależnych liniowo, metoda najmniejszych kwadratów, regresja liniowa, współczynnik korelacji.
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 (graficzna, histogram, tabelaryczna, za pomocą równania).
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, metoda najmniejszych kwadratów, regresja liniowa, współczynnik
korelacji.
7. Przykłady dopasowania wyników pomiarów funkcjami nieliniowymi.
8. Testowanie hipotez statystycznych na przykładzie testu χ^2 i testu Studenta.
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Rodzaj przedmiotu
Wymagania (lista przedmiotów)
Tryb prowadzenia przedmiotu
Efekty kształcenia
Student:
- K_W03 - uzyskuje świadomość wagi eksperymentu jako sposobu weryfikacji koncepcji teoretycznych oraz świadomość niepewności eksperymentalnych,
- K_W05 - zna ograniczenia stosowalności wybranych teorii fizycznych, modeli obiektów fizycznych i opisu zjawisk fizycznych,
- K_U17 - umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z literatury i zasobów Internetu w odniesieniu do problemów z podstaw fizyki.
Ponadto student:
- umie planować proste doświadczenia z zakresu różnych działów fizyki, krytycznie analizować ich wyniki oraz je prezentować,
- nabiera umiejętności pracy w zespole laboratoryjnym, przyjmując w nim rolę wykonawcy lub koordynatora eksperymentu,
- nabiera umiejętności organizowania pracy zespołu laboratoryjnego i przyjmowania odpowiedzialności za efekty jego pracy.
Kryteria oceniania
Zaliczenie wykładu na ocenę na podstawie wyników pisemnego sprawdzianu umiejętności praktycznych w laboratorium komputerowym.
Literatura
1. E.Żukowski - Notatki (miniskrypt) do wykładu.
2. A.Zięba, Analiza danych w naukach ścisłych i technice, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013.
3. GUM: Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (2008), dokument w pliku PDF.
4. H.Szydłowski, Pracownia Fizyczna, PWN, Warszawa 1999.
5. S. Brandt, Analiza danych, PWN, Warszawa 1998.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: