Prowadzony w cyklach: 2023/24L, 2024/25L, 2025/26L

Kod ISCED: 0533

Punkty ECTS: 2

Język: polski

Organizowany przez: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej

Pracownia fizyczna dla AiR 0800-ARPRFIZ

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

Zajęcia odbywane są w I Pracowni Fizycznej IF UMK. Rozpoczynają się spotkaniem organizacyjnym (zapoznanie z regulaminem Pracowni i - jeśli stosowany - podział uczestników na dwuosobowe zespoły), po którym ustalony zostaje harmonogram zajęć i przydział ćwiczeń. W czasie kolejnych spotkań zadaniem uczestników jest wykonanie 6 ćwiczeń (2 wstępnych, a następnie 4 doświadczeń z zestawu głównego, obejmujących tematyką wybrane zagadnienia: mechaniczny oscylator harmoniczny z pomijalnym tłumieniem w zastosowaniu do pośredniego wyznaczania wielkości fizycznych lub parametrów materiałowych, wyznaczanie momentów bezwładności układu brył sztywnych w zmiennych konfiguracjach, wyznaczanie własności mechanicznych materiałów lub substancji, wyznaczanie cieplnych własności substancji stałych, ciekłych lub gazowych, badanie zjawisk fizycznych zachodzących w prostych obwodach elektrycznych,. Szczegółowy wykaz wraz z opisami układów doświadczalnych i innymi materiałami pomocnymi w pracy jest udostępniany w kursach Moodle 1.PF powiązanych z USOS.
Do przydzielonego na dane spotkanie ćwiczenia studenci przygotowują się samodzielnie w oparciu o opis, zalecaną literaturę i inne wybrane przez siebie źródła. Na początku zajęć opiekunowie ćwiczeń sprawdzają każdorazowo przygotowanie merytoryczne uczestników w krótkim kolokwium wejściowym. Negatywna ocena z kolokwium uniemożliwia przystąpienie do wykonania ćwiczenia do momentu jej poprawy (miejsce i termin powtórnego sprawdzianu ustalane jest z opiekunem) - wykonanie ćwiczenia następuje wtedy w terminie końcowym cyklu zajęć.
Po przeprowadzeniu pomiarów studenci sporządzają indywidualnie sprawozdanie z wykonanego doświadczenia. Prawidłowo przygotowane opracowanie powinno zawierać następujące elementy:
- treści wprowadzające (przedstawienie celu ćwiczenia, krótki opis badanego zjawiska i/lub mierzonej wielkości fizycznej i wyjaśnienie zastosowanej metody pomiarowej),
- prezentację rezultatów pomiarów i niezbędnych obliczeń z uwzględnieniem niepewności;
- wnioski, w tym: porównanie wyników doświadczeń np. z dostępnymi danymi literaturowymi, lub/i ich interpretacja (np. identyfikacja materiałów, potwierdzenie oczekiwanych zależności pomiędzy wielkościami), ocena zastosowanej metody pomiarowej;
- dodatek przedstawiający szczegóły analizy danych, w tym niepewności pomiarowych (tj. węzłowe etapy zastosowanych procedur obliczeniowych).

Sprawozdania składane są na platformie Moodle w terminie 1 tygodnia w postaci elektronicznej (plik PDF). Niedostarczenie sprawozdania w terminie traktowane jest tak samo jak nieprzygotowanie do zajęć - uniemożliwia przystąpienie do wykonywania ćwiczenia przydzielonego w danym dniu i oznacza konieczność odrobienia go w końcowym terminie cyklu zajęć.

Opiekunowie dokonują przeglądu i oceny sprawozdań w terminie 1 tygodnia. W przypadkach poważnych braków lub błędów opracowania są zwracane uczestnikom do poprawy ze wskazaniem elementów które wymagają uzupełnienia lub korekty. Termin na przygotowanie poprawy jest ustalany z opiekunem (nie powinien on jednak przekraczać 2 tygodni).

Pojedyncze spotkanie w Pracowni trwa 3 h i 30 min (czas zegarowy z uwzględnieniem 15-minutowej przerwy, w momencie wybranym stosownie do przebiegu pracy). Ostatnie, siódme spotkanie (trwające 3 h) przeznaczone jest na odrabianie jednego ćwiczenia którego nie wykonano według harmonogramu z powodu nieobecności lub nieprzygotowania do zajęć albo konieczności poprawy niezaliczonego ćwiczenia. W uzasadnionych okolicznościach, np. natury zdrowotnej, tryb odrabiania lub poprawiania ćwiczeń może zostać ustalony indywidualnie.

W cyklu 2024/25L:

Zestaw ćwiczeń wykonywanych w tym cyklu dydaktycznym obejmuje (z oznaczeniami ćwiczeń stosowanymi w materiałach kursu Moodle 1.PF-AIR):
Ćwiczenia wstępne:
Ćw. 101. Wyznaczanie gęstości próbek prostopadłościennych,
Ćw. 102. Wyznaczanie gęstości próbek cylindrycznych,
Ćw. 110. Pomiar rezystancji za pomocą omomierza.
Ćwiczenia serii głównej:
Ćw.2. Przyspieszenie ziemskie – wahadło proste,
Ćw. 5. Prędkość dźwięku - detekcja elektryczna,
Ćw. ćw. 9. i 10. Moment bezwładności - wahadło torsyjne (analogiczne zagadnienia, różne układy doświadczalne),
Ćw. 11. Moduł Younga – metoda zginania pręta,
Ćw. 12. Moment bezwładności - wahadło Oberbecka,
Ćw. 25. Ciepło właściwe – metoda ostygania,
Ćw. 26. Ciepło parowania – metoda kalorymetryczna,
Ćw. 27. Ciepło topnienia – metoda kalorymetryczna,
Ćw. 36. Równoważnik elektrochemiczny – elektroliza roztworu,
Ćw. 39. Drgania relaksacyjne – lampa neonowa,
Ćw. 41. Napięcie termoelektryczne – termostos.
Przydział konkretnych ćwiczeń studentkom i studentom (2 wstępne i 4 serii głównej) następuje po pierwszym spotkaniu, na którym uczestniczący w zajęciach zdecydują o podziale grup na dwuosobowe zespoły.

W cyklu 2025/26L:

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 30 godz. laboratorium) Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 30 godz.): - przygotowywanie sprawozdań– 20 h - przygotowanie do sprawdzianów– 10 h Łącznie: 60 godz. (2 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1 - posiada wiedzę w zakresie fizyki niezbędną do opisu oraz modelowania prostych zjawisk fizycznych i obiektów technicznych (K_W01 i K_W02) 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 (K_W02) W3 - zna jednostki układu SI i elementy teorii niepewności pomiarowych w zastosowaniu do eksperymentów fizycznych (K_W03) W4 - zna podstawowe pakiety oprogramowania użytkowego do analizy i opracowania danych (automatyka i robotyka: K_W07) W5 - zna podstawowe zasady ergonomii oraz bezpieczeństwa i higieny pracy (K_W12)

Efekty uczenia się - umiejętności

U1 - posiada umiejętność wykonywania pomiarów podstawowych wielkości fizycznych i opracowywania wyników; ma świadomość stosowanych przybliżeń (K_U07) U2 - umie samodzielnie zorganizować i przeprowadzić eksperymenty fizyczne oraz zreferować ich wyniki (K_U05 i K_U07) U3 - posiada umiejętność analizy, opisu i przystępnego przedstawiania zjawisk fizycznych z zakresu mechaniki, ciepła, elektryczności, magnetyzmu i optyki (K_U05 i K_U07) U4 - potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w polskiej i anglojęzycznej literaturze fachowej i popularno-naukowej, a także w Internecie (K_U04) U5 - potrafi użytkować podstawowe pakiety oprogramowania umożliwiające analizę danych i prezentacji wyników (K_U02)

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1 - zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia (K_U01) K2 - potrafi pracować samodzielnie i w zespole (K_K08) K3 - potrafi określać priorytety służące realizacji zadań (K_K07) K4 - ma świadomość odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania, związaną z pracą zespołową (K_K08)

Metody dydaktyczne poszukujące

- doświadczeń
- laboratoryjna
- klasyczna metoda problemowa
- obserwacji

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Znajomość wybranych działów fizyki (mechanika, ciepło i fizyka cząsteczkowa, elektryczność i magnetyzm, optyka) 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. oraz podstaw metrologii koniecznych do opracowywania danych pomiarowych (metody algebry, analizy matematycznej i statystyki na poziomie obejmowanym przeprowadzonymi zajęciami - konieczne zaliczenia).

Koordynatorzy przedmiotu

W cyklu 2024/25L:

Dariusz Dziczek

W cyklu 2023/24L:

Dariusz Dziczek

W cyklu 2025/26L:

Marcin Kowalski

Kryteria oceniania

Warunkiem zaliczenia zajęć jest terminowe zakończenie przewidzianej liczby ćwiczeń: pomyślnych wyników kolokwiów wejściowych (poprzedzających 4 ćwiczenia w głównej części zajęć) oraz uzyskanie pozytywnych ocen wszystkich 6 sprawozdań. Oceny poszczególnych elementów ustalane są w skali punktowej.

Sprawdziany (kolokwia) wstępne mogą być ocenione jako:

- niezaliczone (przystąpienie do wykonania ćwiczenia w bieżącym terminie jest wtedy niemożliwe),

- zaliczone - opiekunowie oceniają wtedy poziom przygotowania w skali od 0 (wystarczający) do 50 (wzorowy).

Sprawozdania są oceniane w skali punktowej od 0 do 150 z podziałem związanym ze stopniem istotności elementów:

- część wprowadzająca - maksymalnie 40 pkt.,

- prezentacja wyników (w tym niepewności) - maksymalnie 60 pkt.,

- wnioski - maksymalnie 50 pkt.

Niezależnie od punktacji po przeglądzie oryginalnej wersji sprawozdania, w razie stwierdzenia braku wymaganych treści lub poważnych błędów merytorycznych, opiekunowie mogą zwrócić materiał do korekty. W tych przypadkach maksymalna ocena obniżana jest o 30 pkt. (tj. maksymalnie 120 pkt. za wzorowe, ale poprawiane opracowania). Ocena końcowa sprawozdania niższa niż 70 pkt. jest podstawą do niezaliczenia ćwiczenia, czego konsekwencją jest konieczność powtórzenia wykonania go (w całości) w końcowym terminie cyklu zajęć (w określonych okolicznościach może zostać przydzielone inne, zastępcze ćwiczenie).

Ocena końcowa z zajęć Pracowni w standardowej skali ustalana jest na podstawie sumy punktów uzyskanych za kolokwia i sprawozdania według schematu:

Zajęcia jednosemestralne lub w pierwszym semestrze cyklu dwusemestralnego (maksymalna punktacja 1100 pkt.):

Punktacja	Ocena
powyżej 1025	5
od 975 do 1025	4.5
od 825 do 974	4
od 625 do 824	3.5
od 420 do 624	3
poniżej 420	2 (zajęcia niezaliczone)

Sposób weryfikacji efektów kształcenia:
- kolokwia wstępne: W1, W2, W3, W4, W6, U4, K1
- sprawozdania: W4, W5, U1, U2, U3, U5, K1, K2, K3, K4

Literatura

Literatura podstawowa:

- 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

Literatura uzupełniająca:

- 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

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0800-ARPRFIZ w USOSweb