Jak napisać poprawnie sprawozdanie?
Transkrypt
Jak napisać poprawnie sprawozdanie?
1 Jak poprawnie napisać sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki? Sprawozdania należny oddać na kolejnych zaj˛eciach laboratoryjnych. Każde opóźnienie powoduje obniżenie oceny za sprawozdanie o 0, 5 jednostki oceny. Sprawozdania z pierwszych kilku ćwiczeń zawieraja˛ zwykle różne usterki i bł˛edy, które prowadzacy ˛ zaj˛ecia omawia ze studentem. Ważne jest by ten poczatkowy ˛ okres, gdy sprawozdania zawieraja˛ bł˛edy, skrócić do minimum. Student dostaje swoje sprawozdanie do poprawy i na nast˛epnych zaj˛eciach ponownie przedstawia je prowadzacemu ˛ do oceny. Jeśli nadal sa˛ usterki – cykl si˛e powtarza, aż wykona sprawozdanie poprawnie. Dostaje wówczas ocen˛e pozytywna,˛ ale oczywiście niższa˛ niż student, który przez te cykle nie przechodził. Popraw˛e należny wykonać w taki sposób, by poprzedni stan sprawozdania był widoczny, czyli poprzez skreślenia i zapisy obok, czy dodatkowe załaczniki. ˛ Nie wolno stosować korektorów czy podmieniania stron. 1. Sposób opracowania sprawozdania Sprawozdanie poza strona˛ tytułowa˛ musi zawierać nast˛epujace ˛ elementy: 1. Tabelk˛e lub tabelki pomiarowe z zatwierdzonymi przez prowadzacego ˛ ćwiczenia wynikami pomiarów (wraz z podpisem dyżurujacego ˛ pracownika obsługi technicznej). 2. Wzory według, których prowadzi si˛e obliczenia wyznaczanych wielkości. 3. Objaśnienia wyst˛epujacych ˛ w ćwiczeniu symboli wielkości fizycznych (ewentualnie krótki opis metody). 4. Wykresy badanej zależności, z uwzgl˛ednieniem, ewentualnie, metody najmniejszych kwadratów. 5. Obliczenia zawierajace ˛ podstawienia wartości mierzonych wielkości z uwzgl˛ednieniem działań na jednostkach. 6. Wynik końcowy. 7. Dyskusja wyniku i wnioski. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF – 2012 2 2. Treść sprawozdania 2.1. Wyniki pomiarów W tej cz˛eści powinny znaleźć si˛e: tabelk˛e lub tabelki z zatwierdzonymi przez prowadzacego ˛ ćwiczenia wynikami pomiarów (wraz z podpisem dyżurujacego ˛ pracownika obsługi technicznej). Tabelki pomiarowe powinny być wykonane wg wzoru znajdujacego ˛ si˛e w instrukcji do ćwiczenia (lub można zastosować swój własny). Powinny tu również znaleźć si˛e wartości bł˛edów pomiarowych, klasy i zakresy pomiarowe mierników analogowych, formuły określajace ˛ bł˛edy (niepewności) pomiarowe mierników cyfrowych i zapis wszelkich istotnych informacji dotyczacych ˛ warunków wykonywania pomiarów. W tej cz˛eści ćwiczenia należy opisać wszystkie spostrzeżenia dokonane podczas pomiarów; moga˛ one dotyczyć na przykład zachowania si˛e przyrzadów, ˛ niestabilności wskazań, trudności w odczycie, itp. 2.2. Wstep ˛ i opis metody pomiaru Wst˛ep powinien zawierać zwi˛ezły opis podstaw fizycznych badanego zjawiska. Nie powinien on przekraczać kilku-kilkunastu zdań, a zawierać przede wszystkim cel wykonywanego ćwiczenia oraz podstawowe wzory opisujace ˛ badane zjawisko i wykorzystywane w obliczeniach. Nie należy przepisywać wst˛epów z instrukcji do ćwiczenia, ani umieszczać kilkustronicowych wypisów z Wikipedii, encyklopedii i ksia˛żek naukowych. Schemat pomiarowy powinien być czytelny i przejrzysty, a przede wszystkim rzeczywisty. Nie należy zamieszczać zdj˛eć z instrukcji do ćwiczenia lub układu pomiarowego. Jeśli układ pomiarowy zawiera przyrzady, ˛ to pod schematem układu musi si˛e znaleźć informacja o tych przyrzadach ˛ (typ, klasa dokładności, zakres pomiarowy, dokładność odczytu). 2.3. Obliczenia W tej cz˛eści ćwiczenia należy przedstawić obliczenia prowadzace ˛ do wyznaczenia szukanej wielkości. Wyniki pomiarów najlepiej przedstawić w formie tabel, w których mierzone wartości sa˛ przeliczane na wartości w jednostkach podstawowych układu SI, zawieraja˛ obliczenia wielkości od nich zależnych, itp. Przeprowadzone obliczenia rachunkowe powinny być na tyle dokładne, aby nie wpływały na końcowy wynik pomiaru. Wskazówki, jakimi należy kierować si˛e w obliczeniach: dr inż. Ireneusz Owczarek CMF – 2012 3 1. Nie można stosować do wyników pośrednich reguł przewidzianych dla zapisu końcowego wyniku pomiaru. Potrzebne w dalszych obliczeniach wyniki powinny mieć stosownie wi˛eksza˛ dokładność zapisu. 2. Obliczenia niepewności powinny być prowadzone z dokładnościa˛ co najmniej do 5 lub 6 cyfr znaczacych. ˛ Jeśli do obliczeń wykorzystywane sa˛ programy komputerowe (OPRA, LOGGER PRO), to do sprawozdania należy dołaczyć ˛ ODPOWIEDNI wydruk umożliwiajacy ˛ sprawdzenie poprawności obliczeń. 2.3.1. Zasady tworzenia wykresów Obliczenia cz˛esto kończa˛ si˛e prezentacja˛ graficzna˛ wyników w postaci wykresu, który ułatwia analiz˛e wyników i powinien być wykonany na papierze milimetrowym. Sporzadzaj ˛ ac ˛ wykres należy stosować si˛e do poniższych reguł: • Rodzaj wykresu winien być dostosowany do prezentowanego zagadnienia. • Osie wykresu należy opisać przedstawiajac ˛ symbol i jednostk˛e wielkości fizycznej, pami˛etajac ˛ o tym, że powinny to być jednostki podstawowe układu SI (lub ich wielokrotności). • Punkty pomiarowe należy zaznaczyć wyraźnie i jednoznacznie (w postaci miniatur prostych figur geometrycznych – krzyżyk, kółko, trójkat). ˛ • Punktów pomiarowych nie wolno łaczyć ˛ ze soba˛ (by nie powstała linia łamana). Należy dopasować punkty pomiarowe wykresem znanej zależności (pomi˛edzy punktami pomiarowymi poprowadzić lini˛e gładka). ˛ • Układ współrz˛ednych musi posiadać podziałk˛e. Skal˛e wykresu należy tak dobrać, by był on przejrzysty i dobrze wykorzystywał powierzchni˛e papieru. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF – 2012 4 Rysunek 2.1: Zależność wzglednej ˛ zmiany okresu drgań wahadła matematycznego od amplitudy drgań. 2.3.2. Współczynniki w równaniu prostej Celem dopasowania prostej do zbioru punktów doświadczalnych jest nie tylko uzyskanie efektu wizualnego, ale przede wszystkim uzyskanie wartości parametrów a i b opisujacych ˛ prosta˛ y = ax + b, oraz ich bł˛edów (niepewności pomiarowe) ∆a i ∆b. Metoda graficzna polega na wykonaniu wykresu, a nast˛epnie na wykreśleniu prostej tak, by odległości prosta – punkty eksperymentalne były średnio jak najmniejsze. Rysunek 2.2: Zależność oporu żelaza od temperatury. Na wykresie pokazano interpretacje graficzna˛ współczynników a i b w równaniu prostej. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF – 2012 5 Metoda najmniejszych kwadratów jest najpowszechniej stosowana˛ metoda˛ analityczna.˛ Swoja˛ nazw˛e zawdzi˛ecza kryterium jakości dopasowania – takiego doboru parametrów prostej, by suma kwadratów różnic wartości eksperymentalnych yi i obliczonych axi + b była jak najmniejsza 2 S = n X [yi − (axi + b)]2 = min. i=1 Rozwiazanie ˛ odpowiedniego układu równań pozwala znaleźć wartości szukanych współczynników oraz ich bł˛edów bezwzgl˛ednych: a= ⇒ ∆a =, b= ⇒ ∆b =, oraz współczynnika korelacji r =. 2.4. Wynik końcowy Należy przedstawić wartości liczbowe wyznaczonych wielkości wraz z ich niepewnościami, odpowiednio zaokraglone ˛ i zapisane w odpowiedni sposób: • Bład ˛ pomiarowy (w zapisie wyniku końcowego) należy zaokraglić ˛ do jednej lub co najwyżej dwóch cyfr znaczacych. ˛ • Wynik pomiaru (lub obliczeń) zaokragla ˛ si˛e do tej pozycji dziesi˛etnej, na której znajduje si˛e pierwsza od prawej cyfra zaokraglonego ˛ bł˛edu pomiarowego (zapisać wynik z taka˛ sama˛ dokładnościa˛ jak zapisano bład). ˛ Przykład: Jeżeli bład ˛ pomiarowy przyspieszenia ziemskiego zaokraglony ˛ do 4 cyfr znaczacych ˛ ma postac: m ∆g ∼ = 0, 3869... 2 , s to prawidłowo zaokraglony ˛ bład ˛ pomiaru przyspieszenia ziemskiego: m ∆g ∼ = 0, 4 2 . s Obliczona wartość przyspieszenia ziemskiego : m g∼ = 9, 6791... 2 , s i wartość zaokraglona ˛ m g∼ = 9, 7 2 . s Końcowy wynik pomiarów zapisuje si˛e w postaci: gz = g ± ∆g = (9, 7 ± 0, 4) dr inż. Ireneusz Owczarek m . s2 CMF – 2012 6 2.5. Dyskusja wyników i wnioski Końcowa cz˛eść sprawozdania powinna zawierać dyskusj˛e wyników (wraz z bł˛edami) oraz porównanie otrzymanych wartości z wartościami tablicowymi (źródłem informacji moga˛ być tablice fizyczne, encyklopedie, poradniki, itp.). Dyskusja obejmuje porównanie wyników z wartościami teoretycznymi oraz opis niepewności i ich wpływ na wyznaczona˛ wartość. Tutaj należy przeanalizować możliwe przyczyny, zaproponować wyjaśnienie zaobserwowanych różnic. Ponadto należy: • przeanalizować warunki w jakich wykonywano pomiary i ocenić ich wpływ na uzyskane wyniki, • rozważyć możliwości usprawnienia pomiarów, zwi˛ekszenia ich dokładności, • przedstawić ewentualne inne uwagi dotyczace ˛ ćwiczenia. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF – 2012