Fysiikan laboratoriotyötLaajuus (3 op)

Osaamistavoitteet

Opintojakso antaa opiskelijalle näkemystä fysiikan kokeellisesta perustasta. Opiskelija oppii, miten hallittuja mittauksia suoritetaan insinöörisovelluksissa. Samalla opintojakso antaa monipuolisen kuvan sekä perinteisistä mittalaitteista että mikroprosessoripohjaisista järjestelmistä, joiden avulla voidaan esimerkiksi reaaliaikaisesti havainnoida ja samalla tallentaa tietoa ajallisesti muuttuvista suureista. Hyvin nopeiden ilmiöiden mittaus ja tallennus voidaan toteuttaa mikroprosessoripohjaisilla sovelluksilla.


-----
Opiskelija joutuu työskentelemään itsenäisissä mittausprojekteissa, jotka ovat luonteeltaan avoimia ja tarkkaa ”keittokirjaohjetta” ei ole. Opintojaksoa suorittaessaan opiskelija saa kokemusta kokeellisesta mittaamisesta. Opiskelija oppii käyttämään monia erilaisia mittalaitteita käytännössä ja tulee tietoiseksi nykyaikaisten mittauslaitteiden ja järjestelmien mahdollisuuksista. Opiskelija oppii soveltamaan mikroprosessoripohjaisia mittausjärjestelmiä ja tulostenkäsittelymenetelmiä, kehittyy arvioimaan mittaustulosten ja niistä laskettujen suureiden tarkkuutta ja suureyhtälöiden pätevyysaluetta sekä harjaantuu työselostusten kirjoittamiseen. Mittaussovelluksien analyysityökalujen avulla päästään kiinni tulosten graafiseen käsittelyyn aivan uudella tavalla.

Sisältö

Fysiikan eri osa-alueisiin liittyviä mittauksia tehdään pienryhmissä. Mittauksissa käytetään sekä perusmittavälineitä että tietokoneeseen liitettyjä antureita. Oppitunneilla perehdytään myös mittaustiedon matemaattisiin käsittelymenetelmiin ja mittausepävarmuuden arviointiin. Tilastollisiin menetelmiin virheen arvioinneissa mittausprojekteissa perehdytään mittaussovellusten analyysityökalujen avulla. Useissa mittauksissa käytetään tietokoneita tiedon keräämiseen ja analysoimiseen sekä tulosten graafiseen esittämiseen. Laboratoriotöistä laaditaan kirjallisia selostuksia, joissa selvitetään keskeiset mittausjärjestelyihin ja -havaintoihin, tulosten käsittelyyn ja mittausepävarmuuden arviointiin liittyvät vaiheet sekä ilmoitetaan lopputulokset ja niiden epävarmuus.
-----
Ryhmätöitä tehdään 8-10 kappaletta. Niiden aiheet voivat olla esimerkiksi seuraavia:

Anturien kalibrointi, tarkkuus ja tietokonepohjainen mittausjärjestelmä
Jousivakio, jousivärähtelyt ja maan vetovoiman kiihtyvyys
Kimmo- ja liukukertoimen määrityksiä
Eri materiaalin venymäkäyrä ja murtolujuus
Kitkakertoimien mittauksia kiihtyvyys- ja voima-antureilla
Harmoninen värähtely voima- ja ultraäänianturilla
Hissin ja ihmisen liikkeen dynamiikka
Kalorimetrisia mittauksia
Lämpösäteilymittauksia ja pintojen emissiivisyyden määrityksiä
Pintajännityksen määrityksiä herkällä voima-anturilla
Kondensaattori ja väliaineen dielektrivakion määritys
RC-piirit, diodit, ZENER- diodit ja LED:ien ominaisparametrien määritys
Optinen heijastusmittaus pinnoilta
Ultraäänimittaus piiharkoissa kahdessa eri kidesuunnassa
Sähkömagneettinen induktio
Radioaktiivisuus
Gammasäteilyn absorptio väliaineissa

Esitietovaatimukset

Fysiikan peruskurssi

Lisätiedot

Laboratoriotyöt 42 h
Harjoitustyöt 10 h