Rachunek niepewności pomiarowych 390-FS1-1RNP

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. - 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.

W cyklu 2022:

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.

W cyklu 2023:

W cyklu 2024:

Założenia (opisowo)

Koordynatorzy przedmiotu

Marian Uba

Rodzaj przedmiotu

Wymagania (lista przedmiotów)

W cyklu 2024:

Ogólnie:

W cyklu 2022:

W cyklu 2023:

Tryb prowadzenia przedmiotu

w sali

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.

Praktyki zawodowe

Nie dotyczy

Literatura

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.

W cyklu 2022:

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.

W cyklu 2023:

W cyklu 2024:

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 390-FS1-1RNP w USOSweb