Physics Laboratory 0800-PRFIZ1-1

https://www.ifiz.umk.pl/instytut/struktura/pracownie-dydaktyczne/i-pra-fi/

In the first part of the course (12 hrs of lecture and 12 hrs of exercises) students learn the basics of data analysis. Concepts of measurement uncertainties are described, mathematical expressions useful for data analysis are given and standard technics of their derivation are presented. Finally, examples of their application in data analysis are shown.
In the second part (30 hrs of laboratory classes), taking place in the 1st Physical Laboratory, Institute of Physics, NCU, each student is expected to perform 8 relatively simple experiments (including 2 from the introductory series), comprising such topics as mechanics, heat and particle physics, electricity and magnetism (with elementary electronics), optics and modern physics. Selection of the subjects depends on the course/specialty. A detailed list of experiments is presented on the webpage of the 1st Physical Laboratory.
The experiments are being performed in two-person teams. Based on available instructions and recommended literature the students have to prepare themselves before approaching any experiment. Each time the experiment supervisors verify the level of student’s knowledge in a form of a short entry colloquium. In case of a negative grade the student is not admitted to the experiment until he passes the colloquium (in place and time determined by the supervisor).
After performing the measurements the students individually (i.e. not as a teams) prepare reports. A properly prepared report should consist of the following elements:
- introduction (presenting the aims of the experiment and a short description of the studied phenomenon or physical quantity);
- description of the employed measurement method;
- presentation of results and necessary calculations with their uncertainties;
- conclusions, including: comparison of the achieved results with available reference data, their interpretation (e. g. identification of materials, verification of a dependency between experimental parameters), subjective valuation of the utilized method.

Total student workload

(in Polish) Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 54 godz.): - wykłady -12 h - ćwiczenia -12 H - udział w laboratorium – 30 h Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 92 godz.): - przygotowanie do laboratorium – 4 h - przygotowywanie sprawozdań– 46 h - czytanie literatury– 18 h - przygotowanie do sprawdzianów– 24 h Łącznie: 146 godz. (5 ECTS)

Learning outcomes - knowledge

(in Polish) W1 - posiada wiedzę w zakresie fizyki niezbędną do opisu oraz modelowania prostych zjawisk fizycznych i obiektów technicznych (astronomia: K_W01, fizyka: K_W01, fizyka techniczna: K_W01) W2 - zna podstawowe prawa mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, termodynamiki, optyki geometrycznej i falowej oraz fotometrii, elektryczności i magnetyzmu; potrafi opisać zjawiska i procesy fizyczne (astronomia: K_W05, fizyka: K_W05, fizyka techniczna: K_W02) W3 - rozumie rolę eksperymentu fizycznego w metodologii badań naukowych; posiada świadomość ograniczeń technicznych i technologicznych aparatury w modelowaniu zjawisk fizycznych, obiektów technicznych i biologicznych (astronomia: K_W07, fizyka: K_W02, fizyka techniczna: K_W03) W4 - zna jednostki układu SI i elementy teorii niepewności pomiarowych w zastosowaniu do eksperymentów fizycznych (astronomia: K_W04, fizyka: K_W03) W5 - zna podstawowe pakiety oprogramowania użytkowego do analizy i opracowania danych (fizyka techniczna: K_W07) W6 - zna podstawowe zasady ergonomii oraz bezpieczeństwa i higieny pracy (astronomia: K_W08, fizyka: K_W08, fizyka techniczna: K_W09)

Learning outcomes - skills

(in Polish) U1 - posiada umiejętność wykonywania pomiarów podstawowych wielkości fizycznych i opracowywania wyników; ma świadomość stosowanych przybliżeń (astronomia: K_U02 i K_U03, fizyka: K_U02, fizyka techniczna: K_U02) U2 - umie samodzielnie zorganizować i przeprowadzić eksperymenty fizyczne oraz zreferować ich wyniki (astronomia: K_U06, fizyka techniczna: K_U03) U3 - posiada umiejętność analizy, opisu i przystępnego przedstawiania zjawisk fizycznych z zakresu mechaniki, ciepła, elektryczności, magnetyzmu i optyki (astronomia: K_U01, fizyka: K_U01, fizyka techniczna: K_U01) U4 - potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w polskiej i anglojęzycznej literaturze fachowej i popularno-naukowej, a także w Internecie (astronomia: K_U09, fizyka: K_U04) U5 - potrafi użytkować podstawowe pakiety oprogramowania umożliwiające analizę danych i prezentacji wyników (fizyka techniczna: K_U06)

Learning outcomes - social competencies

(in Polish) K1 - zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia (astronomia: K_K01 fizyka: K_K01, fizyka techniczna: K_K01) K2 - potrafi pracować samodzielnie i w zespole (astronomia: K_K02, fizyka: K_K05, fizyka techniczna: K_K03) K3 - potrafi określać priorytety służące realizacji zadań (fizyka techniczna K_K04) K4 - ma świadomość odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania, związaną z pracą zespołową (fizyka: K_K05, fizyka techniczna: K_K07)

Expository teaching methods

- informative (conventional) lecture
- participatory lecture

Exploratory teaching methods

- practical
- experimental
- observation
- classic problem-solving
- laboratory

Type of course

compulsory course

Prerequisites

(in Polish) Znajomość wybranych działów fizyki (mechanika, ciepło i fizyka cząsteczkowa, elektryczność i magnetyzm, optyka oraz elementy fizyki współczesnej) na poziomie szkoły średniej rozszerzonym o treści przyswojone podczas odbytej części kursu fizyki (konieczne zaliczenia zajęć). Wiedza i praktyczne umiejętności z zakresu matematyki niezbędne do zrozumienia ilościowych modeli zjawisk fizycznych a także opracowywania danych pomiarowych (metody algebry, analizy matematycznej i statystyki na poziomie obejmowanym przeprowadzonymi zajęciami na danym kierunku studiów - konieczne zaliczenia).

Course coordinators

Dariusz Dziczek

Bibliography

Basic literature:
- H. Szydłowski, "Pracownia fizyczna", wyd. IX, PWN, Warszawa 1997 (lub inne wydanie)
- H. Szydłowski, "Pracownia fizyczna wspomagana komputerem", wyd. X, PWN, Warszawa 2003
- T. Dryński, "Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki", wyd. VI, PWN, Warszawa 1977 (lub inne wydanie)
- A. Bielski, R. Ciuryło, "Podstawy metod opracowania pomiarów", wyd. II, Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń 2001
- B. Ziętek, "Opracowanie wyników pomiaru", Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń 1997
- J.R. Taylor, "Wstęp do analizy błędu pomiarowego", PWN, Warszawa 1999
- "Teoria pomiarów", praca zbiorowa pod red. H. Szydłowskiego, PWN, Warszawa 1981
- S. Brandt, "Analiza danych", PWN, Warszawa 1998
- R. Nowak, "Statystyka dla fizyków", PWN, Warszawa 2002

Complementary literature:
- D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, "Podstawy fizyki", t. 1-5, PWN, Warszawa 2007
- S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 1, Mechanika i akustyka", PWN, Warszawa 1980
- S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 2, Ciepło i fizyka cząsteczkowa", PWN, Warszawa 1976
- S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 3, Elektryczność i magnetyzm", PWN, Warszawa 1980
- S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 4, Optyka", PWN, Warszawa 1983
- S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 5, Fizyka atomu", PWN, Warszawa 1976
- S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 6, Fizyka jądra i cząstek elementarnych", PWN, Warszawa 1974
- C. Kittel, W.D. Knight, M.A. Ruderman, "Mechanika", PWN, Warszawa 1975
- E.M. Purcell, "Elektryczność i magnetyzm", PWN, Warszawa 1971
- F.C. Crawford, "Fale", PWN, Warszawa 1975
- E.H. Wichmann, "Fizyka kwantowa", PWN, Warszawa 1975
- F. Reif, "Fizyka statystyczna", PWN, Warszawa 1975
- J. Domański, "Domowe zadania doświadczalne z fizyki", Prószyński i S-ka, Warszawa 1999
- J. Domański, J. Turło, "Nieobliczeniowe zadania z fizyki", Prószyński i S-ka, Warszawa 1997
- P.J. Mohr, B.N. Taylor, D.B. Newell, Rev. Mod. Phys. 80 (2008), 633

Additional information

Additional information (registration calendar, class conductors, localization and schedules of classes), might be available in the USOSweb system:

Description of 0800-PRFIZ1-1 in USOSweb