Jak zpracovávat data



Podobné dokumenty
Jak zpracovávat data. jaký byl postup, pomůcky, metody. interpretace (diskuse výsledků)

Chyby nepřímých měření

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

ZÁKLADY FYZIKÁLNÍCH MĚŘENÍ FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 5: Měření tíhového zrychlení

Petr Chaloupka. FJFI ČVUT, Praha. zimní semestr, 2015

Fyzikální praktikum I

Fyzikální praktikum, úvodní přednáška

STANOVENÍ TÍHOVÉHO ZRYCHLENÍ REVERZNÍM KYVADLEM A STUDIUM GRAVITAČNÍHO POLE

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Laboratorní práce č. 1: Měření délky

EXPERIMENTÁLNÍ MECHANIKA 2 Přednáška 5 - Chyby a nejistoty měření. Jan Krystek

Buffonova jehla. Jiří Zelenka. Gymnázium Zikmunda Wintra Rakovník

Fyzikální praktikum I

Charakterizují kvantitativně vlastnosti předmětů a jevů.

3. Vypočítejte chybu, které se dopouštíte idealizací reálného kyvadla v rámci modelu kyvadla matematického.

VYSOKONAPĚŤOVÉ ZKUŠEBNICTVÍ. #2 Nejistoty měření

Mechanické kmitání - určení tíhového zrychlení kyvadlem

Protokol č. 1. Tloušťková struktura. Zadání:

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I. 1. Základy měření

Chyby měření 210DPSM

Zadání soutěžních úloh

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

LEE: Stanovení viskozity glycerolu pomocí dvou metod v kosmetickém produktu

LABORATORNÍ PROTOKOLY

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Stanovení základních materiálových parametrů

Vzorový protokol pro předmět Zpracování experimentu. Tento protokol by měl sloužit jako vzor pro tvorbu vašich vlastních protokolů.

Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: 1,25 hodiny

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

1. Určete závislost povrchového napětí σ na objemové koncentraci c roztoku etylalkoholu ve vodě odtrhávací metodou.

PROTOKOL O EXPERIMENTU slouzi k ziskani NOVYCH poznatku. ŠKOLNÍ PROTOKOL slouzi k procviceni latky a ziskani experimentalni dovednosti

Počítání s neúplnými čísly 1

Náhodné chyby přímých měření

Mˇ eˇren ı ˇ cetnost ı (Poissonovo rozdˇ elen ı) 1 / 56

Závislost hustoty dřeva na šířce letokruhu a procentu letního dřeva

Gymnázium Dr. J. Pekaře Mladá Boleslav PRAVIDLA PRO PSANÍ MATURITNÍ PRÁCE

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.XI. Název: Měření stočení polarizační roviny

HUSTOTA PEVNÝCH LÁTEK

Měření měrné tepelné kapacity látek kalorimetrem

PRAKTIKUM I Mechanika a molekulová fyzika

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Hodnoty součinitele odporu C pro různé tvary těles, převzato z [4].

Teorie měření a regulace

POKYNY PRO ZPRACOVÁNÍ ABSOLVENTSKÉ PRÁCE

Pokyny pro vypracování maturitního projektu

Posouzení přesnosti měření

1. Změřte momenty setrvačnosti kvádru vzhledem k hlavním osám setrvačnosti.

Fyzikální praktikum II

Inferenční statistika - úvod. z-skóry normální rozdělení pravděpodobnost rozdělení výběrových průměrů

Aplikovaná statistika pro učitele a žáky v hodinách zeměpisu aneb jak využít MS Excel v praxi. Geografický seminář 30. března 2011 Pavel Bednář

Fyzikální praktikum, úvodní přednáška

Chceme určit hodnoty parametrů závislosti p 1,.., p n a to

VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Matematické kyvadlo.

Zápočtová práce STATISTIKA I

3/8.4 PRAKTICKÉ APLIKACE PŘI POUŽÍVÁNÍ NEJISTOT

MOMENT SETRVAČNOSTI 2009 Tomáš BOROVIČKA B.11

VYSOKÁ ŠKOLA FINANČNÍ A SPRÁVNÍ, O.P.S. Základy informatiky

Fyzikální praktikum FP. Laboratorní cvičení předmětu TFY1

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Jan Novák. Titulní strana (vnější desky)

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

POČET PLATNÝCH ČÍSLIC PRAVIDLA PRO UVÁDĚNÍ VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ 2

OBECNÉ POŽADAVKY K MATURITNÍ PRÁCI

T- MaR. Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. Teorie měření a regulace. Podmínky názvy. 1.c-pod. ZS 2015/ Ing. Václav Rada, CSc.

Cvičení z matematiky - volitelný předmět

STATISTICKÉ CHARAKTERISTIKY

Určujeme neznámé hodnoty parametru základního souboru. Pomocí výběrové charakteristiky vypočtené z náhodného výběru.

Fyzikální veličiny a jednotky, přímá a nepřímá metoda měření

Laboratorní úloha č. 3 Spřažená kyvadla. Max Šauer

Laboratorní práce č. 4: Určení hustoty látek

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Název: Studium kmitů na pružině

Posudek práce předložené na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy v Praze

Protokol č. 5. Vytyčovací údaje zkusných ploch

Úloha 1: Kondenzátor, mapování elektrostatického pole

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Úloha č. 1 Odměřování objemů, ředění roztoků Strana 1. Úkol 1. Ředění roztoků. Teoretický úvod - viz návod

STRUKTURA MATURITNÍ PRÁCE

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ BAKALÁŘSKÉ A DIPLOMOVÉ PRÁCE

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Volný pád koule ve viskózní kapalině. stud. skup.

Úloha č.2 Vážení. Jméno: Datum provedení: TEORETICKÝ ÚVOD

Pokyny pro vypracování maturitní práce pro školní rok 2017/2018

POKYNY PRO ZPRACOVÁNÍ MATURITNÍ PRÁCE

Určování hustoty látky

MĚŘ, POČÍTEJ A MĚŘ ZNOVU

Teorie: Hustota tělesa

Induktivní statistika. z-skóry pravděpodobnost

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Náhodné (statistické) chyby přímých měření

ROVNOMĚRNĚ ZRYCHLENÝ POHYB

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Závazný předpis pro zpracování výsledků praktické maturitní zkoušky

Matematická statistika

Slovo na úvod FTG 1 ZS Jasné vymezení hřiště a domluva pravidel hry usnadňuje vzájemnou komunikaci.

6 Měření transformátoru naprázdno

Transkript:

Domácí úkol Zpracování měření a části protokolu: elektronické zpracování graficky upraveno vytištěno jednostranně A4, obsah hlavička: jméno, datum, nadpis... statisticky zpracovaná data: tabulka, výsledky popisný text: popis postupu, vzorečky, odkaz na data, diskuse přiložit původní výtisk s daty jinak nelze zkontrolovat a uznat Odevzdání na začátku příští hodiny Samostatná práce není známkováno, ale podmínka zápočtu nepovedené práce budou vráceny k přepracování příklady protokolů a informace na: praktika.fjfi.cvut.cz

Jak zpracovávat data Výsledkem měření je písemná zpráva - protokol. Základní pravidla: pravdivost srozumitelnost a přehlednost jednoznačnost samostatnost Protokol musí obsahovat úplnou informaci způsobilou k tomu, aby byl experiment reprodukovatelný a data byla příp. "převzatelná" do jiné experimentální práce a to i po značném časovém odstupu od vlastního měření. Účel protokolu naučit se zdělit: jaký byl cíl měření jaký byl postup, pomůcky, metody co bylo zjištěno interpretace (diskuse výsledků)

Obecné postupy Protokol: vypracovává se na volné listy formátu A4 a musí být včetně grafů kompaktně sešitý na levé straně. Protokol je možno vypracovat psaním ručně nebo na počítači nebo kombinovaně. Preferuje se ale elektronická forma. Musí být srozumitelný i po černo-bílém tisku.

Ukázka protokolu jméno

Osnova protokolu 1.Hlavička 2.Pracovní úkoly (zadání) 3.Použité přístroje a pomůcky 4.Teoretický úvod 5.Postup měření 6.Vypracování 7.Diskuze a závěr 8.Použitá literatura 9.Pracovní papíry z měření červeně- pro dnešní úkol

Osnova protokolu podrobněji "Protokol se čte jako encyklopedie a ne jako detektivka. To znamená, že se obvykle vyhledávají stěžejní informace (závěr, tabulky, grafy, vzorce...) a nečte se vždy od začátku do konce. Proto každá jeho ucelená část by měla mít samostatnou vypovídací schopnost a není možné pro pochopení např. grafu či tabulky pročíst (prohledávat) celý protokol." 1. Hlavička - se skládá z následujících údajů: nápisy "ZÁKLADY FYZIKÁLNÍCH MĚŘENÍ" a "FJFI ČVUT V PRAZE" číslo a název úlohy datum měření číslo kroužku číslo skupiny v rámci ZFM jméno autora protokolu příp. políčko Klasifikace (klasifikaci píše asistent, který protokol opravoval!!!) 2. Pracovní úkoly - doslova opsané úkoly podle podkladů pro danou úlohu z web-stránek. 3. Použité přístroje a pomůcky - seznam všech skutečně použitých přístrojů a pomůcek. 4. Teoretický úvod -

Osnova protokolu podrobněji 4. Teoretický úvod - stručný úvod do problematiky - např. mj.: základní pojmy, vztahy a veličiny popis principu metody schémata a obrázky vypracování případných domácích úkolů 5. Postup měření - stručný popis postupu měření. 6. Vypracování - přehledný zápis všech naměřených hodnot, zpracování a výsledky měření (tabulky, grafy, výpočty, statistické zpracování a chyby měření). - Vypracování strukturujte podle jednotlivých úkolů měření. Plynulým textem všechny tabulky a grafy popište (v textu podrobně, v legendách tabulek a grafů stručně). Blíže viz dále (pravidla pro tvorbu tabulek, grafů a schémat). - Použité vzorce číslujte vpravo a odkazujte z textu. 7. Diskuze a závěr - shrnutí celého měření např. mj.: co bylo měřeno a výsledky měření (aritmetický průměr s příslušnou chybou,...) tabulkové hodnoty (včetně citace pramenů) a porovnání výsledků s nimi (nikdy neoznačujte jako chybu měření rozdíl mezi tabulkovou hodnotou a vámi naměřenou hodnotou dané

Osnova protokolu podrobněji 7. Diskuze a závěr - shrnutí celého měření např. mj.: co bylo měřeno a výsledky měření (aritmetický průměr s příslušnou chybou,...) tabulkové hodnoty (včetně citace pramenů) a porovnání výsledků s nimi (nikdy neoznačujte jako chybu měření rozdíl mezi tabulkovou hodnotou a vámi naměřenou hodnotou dané veličiny!) porovnání výsledků měření navzájem (pokud bylo totéž měřeno různými metodami) zhodnocení výsledků měření - vysvětlení případných nesrovnalostí ve výsledcích nebo v průběhu grafů (např. v porovnání s teoreticky očekávanými hodnotami) příp. vlastní názor studenta a připomínky k měření ("Co bych dělal, kdybych měl úlohu změřit podruhé?") - Diskuzi a závěr strukturujte podle jednotlivých úkolů měření.

Osnova protokolu podrobněji 8. Použitá literatura - seznam použité literatury formou číslovaného seznamu např.: [1] Brož, J. a kol.: Základy fyzikálních měření I., SPN Praha, 1983 [2] Horák, Z.: Praktická fyzika, SNTL Praha, 1958 [3] Kolektiv: Fyzika I, ČVUT Praha, 1998 - Umožňuje používat v textu protokolu jednoduché odkazy. 9. Pracovní papíry - pracovní papíry s naměřenými daty podepsané asistentem

Nástroje pro zpracování měření nástroje pro zpracování textu: MS-Word Windows, Mac WYSIWYG-What you see is what you get placený LibreOffice(OpenOffice) www.libreoffice.org Windows, Linux zdarma latex : www.latex-project.org zdarma kompiluje text všechny platformy, většinou součást distribuce linux

Nástroje pro zpracování měření nástroje pro zpracování dat: MS-Excel Windows, Mac snadný, ale podceňovaný placený LibreOffice-Calc (OpenOffice) www.libreoffice.org součást Libre (OpenOffice), zdarma Windows, Linux GNUplot : www.gnuplot.info zdarma, všechny platformy, většinou součást distribuce linux příkazová řádka, makra, snadné fitování a práce se soubory dat další : ROOT, Mathematica, Stata, RapidMiner,.dle osobních preferencí

Zpracování přímých měření přímá měření: srovnání se známou hodnotou, např. měření délky Chceme určit správnou hodnotu měřené veličiny. Ve skutečnosti však lze jen stanovit nejpravděpodobnější hodnotu měřené veličiny a odhadnout, jaká je chyba tohoto stanovení. změříme hodnoty x1, x2, x3, x4, x5,... statistické chyby: vznikají působením náhodných vlivů, které z výsledku nelze vyloučit. příklad: opakované měření délky (v cm) 5.073 4.5 4.911 5.037 5.556 5.522 4.915 4.82 4.673 5.187

Zobrazení dat tabulka: přehledný zápis všech zpracovaných hodnot záhlaví: měřená veličina, jednotky hodnoty: uvedené na stejný počet změřených desetinných míst legenda: očíslování lze se pak odkazovat z textu legenda stručný popis l[cm] 5.073 4.500 4.911 5.037 5.556 5.522 4.915 4.820 4.673 5.187 Tab. 1: Změřené hodnoty délky

Zobrazení dat tabulka: přehledný zápis všech zpracovaných hodnot záhlaví: měřená veličina, jednotky hodnoty: uvedené na stejný počet změřených desetinných míst legenda: očíslování lze se pak odkazovat z textu legenda stručný popis l[cm] 5.073 4.500 4.911 5.037 5.556 5.522 4.915 4.820 14.673 5.187 Tab. 1: Změřené hodnoty délky současné měření více veličin(délka a čas): l[cm] 5.073 4.500 4.911 5.037 5.556 5.522 4.915 4.820 4.673 5.187 t[s] 8.546 7.495 8.786 7.334 9.436 12.601 7.951 6.808 11.068 7.773 Tab. 1: Změřené hodnoty délky a času

Odhad průměru a chyby Odhad měřené hodnoty pomocí aritmetického průměru měření l[cm] l =5.0194 5.073 4.500 4.911 5.037 5.556 5.522 4.915 4.820 4.673 5.187

Odhad průměru a chyby Odhad měřené hodnoty pomocí aritmetického průměru měření l[cm] l =5.0194 Odhad chyby aritmetického průměru σ =0.1067 l l [cm] 5.073 0.054 4.500-0.519 4.911-0.108 5.037 0.018 5.556 0.537 5.522 0.503 4.915-0.104 4.820-0.199 4.673-0.346 5.187 0.168

Odhad průměru a chyby Odhad měřené hodnoty pomocí aritmetického průměru měření l[cm] 5.073 l =5.0194 4.500 Odhad chyby aritmetického průměru 4.911 5.037 5.556 5.522 4.915 σ =0.1067 4.820 Zaokrouhlení na jednu platnou cifru chyby - nezapomenu jednotky uvedu v tabulce l= 5.0±0.1 cm - 4.673 5.187 průměr: 5.0 chyba: 0.1 Tab. 1: Změřené hodnoty délky

Příklad měření doby pádu kuličky v kapalině (měření viskozity)

Vyloučení hrubých chyb občas může dojít k výrazné chybě měření podezření na nestatistickou chybu příklad: opakované měření délky (v cm) 5.073 4.5 4.911 5.037 6.556 5.522 4.915 4.82 4.673 5.187

Vyloučení hrubých chyb občas může dojít k výrazné chybě měření podezření na nestatistickou chybu příklad: opakované měření délky (v cm) 5.073 4.5 4.911 5.037 6.556 5.522 4.915 4.82 4.673 5.187 pokud jsou chyby statistické mělo by se jejich rozdělení řídit Gaussovým rozdělením: σ směrodatná odchylka jednoho měření (reprodukovatelnost) x velmi malá šance, že měření bude více jak 3σ vzdáleno od průměru

Vyloučení hrubých chyb optická kontrola dat tabulka, graf,... Učím průměr a směrodatnou odchylku jednoho měření l =5.1873 σ =0.772 l[cm] Pokud je 5.073 můžu uvažovat o vyjmutí daného měření ze zpracování Následuje přepočítání průměru a chyby l =4.9598 σ =0.2966 výsledek: l=(5.0 +/- 0.3) cm Pozor! používat velmi opatrně maximálně vyřadit jednu hodnotu vždy je potřeba se pokusit zjistit, jak došlo k chybě a provést v protokolu diskusi l l σ 0.013 4.500 0.472 4.911 0.076 5.037 0.023 7.235 4.193 5.522 0.112 4.915 0.074 4.820 0.135 4.673 0.264 5.187 0.000

Chyby nepřímých měření nepřímé měření: chceme určit veličinu z hodnot jiných veličin na základě funkční vztahu máme změřené veličiny pomocí přímých měření (viz. dříve) včetně chyb: x ±σ x, y ±σ y,... známe vztah pro hledanou veličinu w=f x, y,... chceme spočítat střední hodnotu a její chybu w= w x, y,... ±σ w x, y,..

Chyby nepřímých měření-příklad Příklad: určení tíhového zrychlení g pomocí kyvadla. přímo změřená délka kyvadla l přímo změřená doba kmity T funkční závislost pro tíhové zrychlení určení odhadované průměrné hodnoty g dosazení určení chyby průměru méně triviální,..

Chyby nepřímých měření-příklad Jakou změnu g vyvolá změna T nebo l? závisí na velikosti změny ΔT,Δl závisí na síle závislosti g na T a l., tj. derivaci Pro malé změny ΔT,Δl pak lze psát

Chyby nepřímých měření Obecně pro neznámou veličinu w=f x, y,... x ±σ x, y ±σ y,... výpočet chyby tudíž tj. chyby se sčítají v kvadrátech...

Pro jednoduché w(x,y) násobení konstantou: w x, y =k x, k-konstanta prosté násobení chyby chyba součtu(rozdílu) w x, y =x± y součet kvadrátů absolutních chyb

Pro jednoduché w(x,y) součin: w x, y =x y sčítání kvadrátu relativních chyb, platí i pro podíl chyba mocniny (odmocniny) g x, y =x k

Chyby nepřímých měření-příklad Zpět k příkladu s kyvadlem ze vzorce pro chybu podílu a mocniny silnější závislost na chybě T je vhodné měřit T s dvojnásobnou přesností než l Pozor při měření T =T 1 T 2 rozdíl dvou velkých čísel = malé číslo chyba: součet dvou chyb nárůst relativní chyby

Maximální odhad Chceme bezpečně odhadnout chyby nadhodnocené chyby nevadí, podhodnocené vadí většinou před měřením pro odhad potřebné přesnosti namísto použijeme: popřípadě mírnější:

Nepřímá měření příklad Měření hustoty tělesa podle 1. Tabulka změřených hodnot m ρ= V 2. Vyloučení hrubých chyb m[g] V[cm^3] 3. Výpočet průměrů a chyb přímých měření 131.2 10.32 4. Určení průměru počítané veličiny 130.7 10.62 130.0 10.58 129.8 9.98 130.6 10.46 130.8 10.70 130.5 10.40 0.2 0.1 ρ= m 3 =12.5480 g /cm V 5. Výpočet chyby podle vzorce pro podíl nepřímých měření průměr σ ρ=0.122 g / cm 3 chyba Tab. 1: Hmotnost a objem tělesa 6. Zaokrouhlení