Tyypillisessä fysiikan laboratoriokokeessa tutkitaan jotakin systeemiä, tehdään siitä mittauksia, ja määritetään jonkin systeemin ominaisuuksia kuvaavan suureen arvo virherajoineen. Mittaukset tehdään siis ensin ja laskelmat vasta sitten.
Tämän tyyppisiä laboratoriokokeita ovat mm.
-kappaleen tiheyden määrittäminen
-maapallon (paikallisen) gravitaatiokiihtyvyyden määritys
-yleisen gravitaatiovakion määritys
-äänen nopeuden mittaaminen
-linssin polttovälin määritys
jne.
Kaikkein vakuuttavimmillaan fysiikka on kuitenkin silloin, kun sen avulla voidaan ennustaa jonkin systeemin käyttäytyminen etukäteen suurella tarkkuudella.
Onkohan tällaisia, nimenomaan teoriaan perustuviin ennakoiviin laskelmiin perustuvia fysiikan laboratorioharjoituksia käytössä missään suomalaisissa oppilaitoslaboratorioissa?
Tarkoitan siis sellaisia töitä, joissa ensin tutustuttaisiin tarkasteltavaan systeemiin ja sen toimintaa kuvaavaan teoreettiseen malliin, tämän jälkeen tehtäisiin tunnettuja/annettuja lähtöarvoja vastaavat ennusteet systeemin käyttäytymisestä virherajoineen. Vasta tämän jälkeen tehtäisiin varsinaiset mittaukset/havainnot ja lopuksi tarkasteltaisiin niiden osumista tehtyjen ennusteiden virherajojen sisälle.
Millaisia nämä laboratoriotyöt ovat? Mitä suureita niissä mitataan? Missä ne ovat käytössä?
Tämän tyyppisiä laboratoriokokeita ovat mm.
-kappaleen tiheyden määrittäminen
-maapallon (paikallisen) gravitaatiokiihtyvyyden määritys
-yleisen gravitaatiovakion määritys
-äänen nopeuden mittaaminen
-linssin polttovälin määritys
jne.
Kaikkein vakuuttavimmillaan fysiikka on kuitenkin silloin, kun sen avulla voidaan ennustaa jonkin systeemin käyttäytyminen etukäteen suurella tarkkuudella.
Onkohan tällaisia, nimenomaan teoriaan perustuviin ennakoiviin laskelmiin perustuvia fysiikan laboratorioharjoituksia käytössä missään suomalaisissa oppilaitoslaboratorioissa?
Tarkoitan siis sellaisia töitä, joissa ensin tutustuttaisiin tarkasteltavaan systeemiin ja sen toimintaa kuvaavaan teoreettiseen malliin, tämän jälkeen tehtäisiin tunnettuja/annettuja lähtöarvoja vastaavat ennusteet systeemin käyttäytymisestä virherajoineen. Vasta tämän jälkeen tehtäisiin varsinaiset mittaukset/havainnot ja lopuksi tarkasteltaisiin niiden osumista tehtyjen ennusteiden virherajojen sisälle.
Millaisia nämä laboratoriotyöt ovat? Mitä suureita niissä mitataan? Missä ne ovat käytössä?
Vastaukset 2
Vanhimmat
Jos menee opiskelemaan säätötekniikkaa/automaatiotekniikka, niin todennäköisesti törmää tuollaisiin labratöihin. Esim. viritetään vedenlämmittimen PID-säädin maalintamalla järjestelmä ja laskemalla sopivat parametrit. Ennen labratyötä tutustutaan järjestelmään ja lasketaan viritysparametrit. Labrassa ensin määritetään kokeellisesti säätimen parametrit ja kokeillaan niitä. Samalla huomataan, että PID säätimen virittäminen perstuntumalta on hankalaa eivätkä kokeellisesti saadut parametrit johda mitenkään täydelliseen lopputulokseen. Lopuksi pistetään lasketut parametrit käyttöön ja huomataan, että veden lämpötila pysyy hyvin kontrollissa vaikka lämmittimeen tulevan veden lämpötila vaihtelisi rajustikin.
Muistan tehneeni yhden tuollaisen säätöparametrityön. Siinä oli kahden kaarevan tangon/kiskon päällä pyörivä metallipallo. Kaarevuus oli siis niin päin että pallo oli labiilisti "mäen päällä" ja pienikin poikkeama sai sen vierimään alas. Koko kiskosysteemiä liikutti sähkömoottori ja piti laskea säätöparametrit niin että se pitää pallon mäen päällä ja jopa nostaa sen sinne ellei ole vallan mahdottomasti sivussa. Hauska työ ja aika vinkeitä temppuja vehje teki kun saatiin kohdalleen.