TiF081 Experimentell Fysik:  Del C

F 2 - VT 12

Examinator: Igor Zoric
f7xiz@chalmers.se
Tel:772 3371
F 5036

MÅLSÄTTNING

Utveckla experimentell skicklighet
Göra god experimentell fysik
Formulera problem själv
Bygga experimentell uppställning
Göra någrana mätningar med avancerad utrustning
Skriva tekniska rapporter
   
Men ?
Vi har redan gjort många labbar!
DEL C är mycket annorlunda:inga lab PM, ingen uppställning, …osv

METOD

För att uppnå dessa mål har vi valt en arbetsform som bygger på:

1)    Att ni arbetar med projekt
2)    Att ni får er tilldelat den experimentella uppgiften i god tid före ert laborationstillfälle,
        (Inte dumt-då har man tid att förbereda sig.)
3)    Att ni får tillgång till ett samlat referensbibliotek,
3)    Att ni cirka en vecka före ert laborationstillfälle presenterar en Förstudie, där ni talar om hur ni vill lösa den förelagda uppgiften,
        (Varför detta: för att vi skall kolla om det går genomföra detta.)
4)    Att ni får tillgång till laboratoriet under minst tre hela dygn,
        ( Gott om tid-minst 140 timmar.)
5)    Att ni under det experimentella arbetet skall föra en Lablogg,
6)    Att vi träffas en kort stund vid avslutningen av laborationer och diskuterar olika frågor
7)    Att ni redovisar era resultat i en korrekt Teknisk rapport,
8)    Att ni får graderade betyg på kursen baserad på experimentell skicklighet,
        originell tänkande, bra dataanalys, kvalité på rapporten, osv.
 
LäRARE

Igor Zoric                 F5036    772 3371        f7xiz@chalmers.se   


ASSISTENTER

Charlotte Hamngren   F4417b    Tel:  031-7725180/010-5166602  charlotte.hamngren@chalmers.se

Carl Wadell             F5419       772 300        caraxe@chalmers.se 

FÖRELÄSNINGAR

Kursavsnitten inleds med en dubbeltimmes föreläsning.
Föreläsningen kommer att ge en introduktion till området och underlätta ert fortsatta arbete.

Föreläsningen (materialet finns här) går 16/1    kl 8.00 -9.45 i FB salen

Vidare kommer Hans Malmström från Fackspråk och kommunikation hålla tre föreläsningar om hur man skriver en teknisk rapport.
Föreläsning 1 (23/1, 8-10) behandlar vetenskaplig text på micronivå med betoningen på koherens och fysikstil.
Föreläsning 2 (30/1, 8-10) och 3 (7/2, 8-10) behandlar vetenskaplig text på macronivå. Frl 2 är fokuserad på : Abstrakt, Inledning och Metod, medan
Frl 3 är fokuserad på följande moment:  Resultat, Diskussion, och Slutsatser/Sammanfattning.



GRUPPINDELNING

Ni arbetar i grupper om två.

BOKNINGSPROGRAM

För att hantera alla projekt och projektgrupper har vi ett bokningsprogram.

En lista med Labdatum (= incheckningsdag), en Uppgift, en Tid då Förstudien och Avslutande Kvartssamtalstid finns på kursenshemsida.

Här kommer den!
 
TIF081 DEL C-2011: ExpFysC för F2

kursID    labvecka    labdatum  kursID    uppgift      förstudietid (F5036)  avslutande kvarssamtal (i labbet)



                        5            0131                        1            0127 kl 13.00                0202 kl 17.00
                        5            0131                        1            0127 kl 13.00                0202 kl 17.00
                        5            0131                        3            0127 kl 13.15                0202 kl 17.15
                        5            0131                        3            0127 kl 13.15                0202 kl 17.15

                        5            0203                        2            0127 kl 13.30                0206 kl 17.00
                        5            0203                        2            0127 kl 13.30                0206 kl 17.00
                        5            0203                        3            0127 kl 13.45                0206 kl 17.15
                        5            0203                        3            0127 kl 13.45                0206 kl 17.15

                        6            0207                        2            0203 kl 13.00                0209 kl 17.00
                        6            0207                        2            0203 kl 13.00                0209 kl 17.00
                        6            0207                        1            0203 kl 13.15                0209 kl 17.15
                        6            0207                        1            0203 kl 13.15                0209 kl 17.15

                        6            0210                        3            0203 kl 13.30                0213 kl 17.00
                        6            0210                        3            0203 kl 13.30                0213 kl 17.00       
                        6            0210                        2            0203 kl 13.45                0213 kl 17.15
                        6            0210                        2            0203 kl 13.45                0213 kl 17.15

                        7            0214                        3            0210 kl 13.00                0216 kl 17.00
                        7            0214                        3            0210 kl 13.00                02176kl 17.00
                        7            0214                        1            0210 kl 13.15                0216 kl 17.15
                        7            0214                        1            0210 kl 13.15                0216 kl 17.15

                        7            0217                        3            0210 kl 13.30                0220 kl 17.00
                        7            0217                        3            0210 kl 13.30                0220 kl 17.00
                        7            0217                        2            0210 kl 13.45                0220 kl 17.15
                        7            0217                        2            0210 kl 13.45                0220 kl 17.15

                        8            0221                        2            0217 kl 13.00                0223 kl 17.00   
                        8            0221                        2            0217 kl 13.00                0223 kl 17.00
                        8            0221                        1            0217 kl 13.15                0223 kl 17.15
                        8            0221                        1            0217 kl 13.15                0223 kl 17.15

                        8            0224                        3            0217 kl 13.30                0227 kl 17.00
                        8            0224                        3            0217 kl 13.30                0227 kl 17.00
                        8            0224                        1            0217 kl 13.45                0227 kl 17.15
                        8            0224                        1            0217 kl 13.45                0227 kl 17.15
       
                        9            0228                        2            0224 kl 13.00                0301 kl 17.00
                        9            0228                        2            0224 kl 13.00                0301 kl 17.00
                        9            0228                        3            0224 kl 13.15                0301 kl 17.15
                        9            0228                        3            0224 kl 13.15                0301 kl 17.15

                      11            0313                        3            0312 kl 13.00                0315 kl 17.00
                      11            0313                        3            0312 kl 13.00                0315 kl 17.00
                      11            0313                        1            0312 kl 13.15                0315 kl 17.15
                      11            0313                        1           0312 kl 13.15                 0315 kl 17.15

                      11            0316                        2            0312 kl 13.30                0320 kl 09.30
                      11            0316                        2            0312 kl 13.30                0320 kl 09.30
                      11            0316                        3            0312 kl 13.45                0320 kl 09.45
                      11            0316                        3            0312 kl 13.45                0320 kl 09.45


                      12           0320                        3             0312 kl 14.00                0322 kl 17.00
                      12           0320                        3             0312 kl 14.00                0322 kl 17.00
                      12           0320                        1             0312 kl 14.15                0322 kl 17.15
                      12           0320                        1             0312 kl 14.15                0322 kl 17.15

                      12           0323                        3             0312 kl 14.30                0326 kl 17.00
                      12           0323                        3             0312 kl 14.30                0326 kl 17.00
                      12           0323                        2             0312 kl 14.45                0326 kl 17.15
                      12           0323                        2             0312 kl 14.45                0326 kl 17.15

                      13           0327                        3             0323 kl 13.00                0329 kl 17.00
                      13           0327                        3             0323 kl 13.00                0329 kl 17.00
                      13           0327                        1             0323 kl 13.15                0329 kl 17.15
                      13           0327                        1             0323 kl 13.15                0329 kl 17.15


                      16           0417                        3             0416 kl 13.00                0419 kl 17.00
                      16           0417                        3             0416 kl 13.00                0419 kl 17.00
                      16           0417                        1             0416 kl 13.15                0419 kl 17.15
                      16           0417                        1             0416 kl 13.15                0419 kl 17.15


                      16           0420                        2             0416 kl 13.00                0413 kl 17.00
                      16           0420                        2             0416 kl 13.00                0423 kl 17.00
                      16           0420                        1             0416 kl 13.15                0423 kl 17.15
                      16           0420                        1             0416 kl 13.15                0423 kl 17.15


                      17           0424                        2            0420 kl 13.00                0426 kl 17.00
                      17           0424                        2            0420 kl 13.00                0426 kl 17.00
                      17           0424                        3            0420 kl 13.15                0426 kl 17.15
                      17           0424                        3            0420 kl 13.15                0426 kl 17.15

                      17           0427                        1            0420 kl 13.30                0430 kl 17.00
                      17           0427                        1            0420 kl 13.30                0430 kl 17.00
                      17           0427                        3            0420 kl 13.45                0430 kl 17.15
                      17           0427                        3            0420 kl 13.45                0430 kl 17.15

                      18           0504                        2            0427 kl 13.00                0430 kl 17.00
                      18           0504                        2            0427 kl 13.00                0430 kl 17.00   
                      18           0504                        3            0427 kl 13.15                0430 kl 17.15
                      18           0504                        3            0427 kl 13.15                0430 kl 17.15

                      19           0508                        1            0504 kl 13.00                0510 kl 17.00
                      19           0508                        1            0504 kl 13.00                0510 kl 17.00
                      19           0508                        2            0504 kl 13.15                0510 kl 17.15
                      19           0508                        2            0504 kl 13.15                0510 kl 17.15

                      19           0511                        3            0504 kl 13.30                0514 kl 17.00
                      19           0511                        3            0504 kl 13.30                0514 kl 17.00
                      19           0511                        2            0504 kl 13.45                0514 kl 17.15
                      19           0511                        2            0504 kl 13.45                0514 kl 17.15
 
   
Om ni vill ändra bokningar får ni kontakta mig.

LABTIDER

Er labrum står till ert förfogande i tre eller fyra dygn och ni bestämmer själva hur ni vill utnyttja denna tid.
Ni checkar in och får ut er utrustning tisdag resp fredag klockan 11 (ni träffar assistenten vid inchekningsdator, rum F7004 och lämnar in utrustningen fredag resp
tisdag klockan 10). Ni kommer in i ert lab via en kortläsaren.
         
OBSERVERA att vi har gjort vissa helgdagar, lov och omtentaperioder
bokningsbara, så välj själva! (Tänk också på Charm- och MTS-dagar.)

UPPGIFTERNA

Uppgifterna kommer att finnas på kursens hemsida där ni kan kopiera just er uppgift.

Uppgifterna är tvådelade med en Grunduppgift och en Extrauppgift.

Uppgifterna och Utrustningsförteckningarna kan komma att ändras under kursens gång, så var uppmärksamma på uppdateringar. Sådana förändringar meddelas på kursens hemsida.

FÖRSTUDIERAPPORT

När gruppen har tilldelats en uppgift skall ni med hjälp av litteraturstudier komma fram
till en lösning. Ni skall presentera denna på några A4-sidor i form av en Förstudierapport.
Denna skall innehålla Problemet, Förslag till Lösning, Experimentuppställ uppställnining,
Utrustningsförteckning, Mätserier och Referenser. Förstudierapporten skall skickas till läraren (i pdf format) senaste en dag innan inplanerade förstuditiden. Vid förstudiesamtalet  diskuterar ni  er lösning med läraren i cirka 15 minuter vid den förstudietid ni fått er tilldelad. Ni träffar läraren i F5036.
En del extrauppgifter är ganska öppet formulerade så meddela i god tid om ni behöver någon
utrustning,som inte finns i Utrustningsförteckningen, så att vi har en möjlighet att ta fram den.

ASSISTENTER

Det finns normalt inga assistenter närvarande, utan ni träffar dessa vid incheckningen.
När er uppställning är i mätläge skall den visas upp för assistenten på  den tid ni kommit överens om för kontroll och avprickning.
Detta gäller både Grunduppgift och Extrauppgifter. Assistenten gör då också en bedömning av hur väl uppställning och uppkopplingar är gjorda. 
Assistenterna skall också  kontaktas då ni befarar att någon utrustning är trasig.


UTRUSTNING

När ni loggar in får ni en kopia av Utrustningsförteckningen för ämnet. Ni startar med att kontrollera att all förtecknad utrustning verkligen finns i labbet.

LOKALER

Det experimentella arbetet utföres i labbrum F7213 på plan 7 i Forskarhuset. En låst brevlåda för inlämning av rapporter och en anslagstavla för kursmeddelande finns i nära anslutning till inchekningsdator.
Inchekning: F7004.

REFERENSBIBLIOTEK

I  Forskarhuset ( plan 7, mitten korridor, på "Torget") finns en särskild hylla med referenslitteratur för kursen. Där skall finnas fem exemplar av vardera:

E.O. Doebelin:" Measurement systems", McGraw-Hill 1990.

"Manualer", CTH 2003.

LABLOGG

Under det experimentella arbetets gång skall ni föra en lablogg innehållande labuppställning,
modifieringar, instrumentinställningar, observationer, rå data osv. När ni har laborerat
färdigt skall labbloggen signeras av assistenten, som också  använder den i sitt betygsunderlag.
Labloggen skall i orginalskick bifogas den Tekniska rapporten.

TEKNISK RAPPORT

Principer för inlämning
Efter avslutad laboration har ni 2 arbetsveckor på er att lämna in ert rapportutkast (endast som .pdf) till Fackspråk: mahans@chalmers.se (t o m 15 mars) och magusta@chalmers.se (tiden efter 15 mars)
Utkastet ska före inlämning ha peer-granskats av den grupp som genomförde laboration samtidigt som ni (använd återkopplingsdokumentet) och reviderats av författarna
Rapportutkastet återfås med kommentarer efter ca en vecka – Igor Zoric beslutar om datum för slutinlämning

Ett lämpligt omfång på rapporten är normalt 5-10 sidor, övrigt relevant material kan läggas som appendix.
Tänk på att rapporten skall vara fullt läsbar utan appendix, så att ni inte lägger alla resultat och figurer där. TIF081 DEL C kursbetyg är baserad på bedömningen av tekniska rapporten. Vi beaktar särskild originel tänkande, någrant experimentellt arbete sam bra tekniskrapport (teknisk kommunikation).
Rapporten skall lämnas in senast: 2011 05 31 kl 24.00.


Rapporten som lämnas in efter dessa datum kan endast erhålla betyget 3. När rapporten är rättad
kommer de att arkiveras hos  läraren för påseende och eventuell diskussion av betyg.




TIF081 DEL C- UPPGIFTER

Syftet med dessa projekt är inte att ni skall verifiera Newtons lagar utan att undersöka hur väl ni i ert laboratorium kan realisera de idealiserade förhållanden, som dessa lagar förutsätter. Med andra ord kan vi åstadkomma en matematisk pendel, hur stor är effekten av olika friktioner, kan vi skapa en helt elastisk stöt, osv.

Kreativitet: Mekaniken är nog det område där det är lättast att testa egna idéer, bl.a. därför att vi har tillgång till en bra verkstad där vi snabbt kan tillverka utrustning efter era ritningar. MacReflex är också oerhört kraftfullt-använd den till något roligt. Låt darför fantasin flöda i Extrauppgiften.

Här finns en samling av artiklar från American Journal of Physics och andra vetenskapliga tidskrifter som kan användas som inspirationskälla för arbetet med extrauppgifter:

1) The pendulum-Rich physics from a simple system, R.A. Nelson and M. G. Olsson, American Journal of Physics, 54, 112, 1986. 
2) Bessel's improved Kater pendulum in the teaching lab, D. Candela et al., American Journal of Physics, 69, 714, 2001.
3) An accurate determination of the acceleration of gravity g in the undergraduate laboratory, A. Dupré and P. Janssen, Am. J. Phys. 68, 704 (2000).
4) On the rise and fall of a ball with linear or quadratic drag, Peter Timmerman and Jacobus P. van der Weele, Am. J. Phys. 67, 538 (1999).
5) An accurate measurement of g using falling balls, Kurt Wick and Keith Ruddick, Am. J. Phys. 67, 962 (1999).
6) Variable mass oscillator, José Flores, Guillermo Solovey, and Salvador Gil, Am. J. Phys. 71, 721 (2003).
7) Rutherford experiment 

8) An accurate formula for the period of a simple pendulum osccilationg beyond the small angle limit, F. M. S. Lima and P. Arun, Am. J. Phys. 74, 892 (2006).
9) A simple mathematical model for a dripping tab, T. Schmidt and M. Marhl, Eur. J. Physics, 18 (1997)377.
10) Chaos in dripping faucet, H. N. Nunez Yepes et al., Eur. J. Physics, 10 (1989) 99.
11) Bifurcations induced by periodic forces and taming chaos in dripping faucets, K. Kiyono and N. Fuchikami, Journal of the Physical Society of Japan, 71 (2002) 49.
12. The chaotic dripping faucet, P. Coullet, L. Mahadevan and C. Riera, (preprint)


Lärarlag:                                             Rum:          Tel.               mobil                     E-post

Igor Zoric                                              F5036          772 3371                                  f7xiz@chalmers.se
           

Charlotte Hamngren   F4417b    Tel:  031-7725180/010-5166602  charlotte.hamngren@chalmers.se

Carl Wadell             F5419       772 300        caraxe@chalmers.se 


UPPGIFTER


Uppgift 1: MEKANISKA SVÄNGNINGAR

GRUNDUPPGIFT
Bestäm luftmotståndets inverkan på en pendel och en enkel harmonisk oscillator.

Tips: Strömningen kring sfäriska objekt är svåra att modellera.

EXTRAUPPGIFT
Studera andra aspekter av dämpade och kopplade mekaniska svängningar.


Uppgift 2: GRAVITATION

GRUNDUPPGIFT
Bestäm jordacceleration på Forskarhuset  plan 6 med tre siffrors noggranhet

EXTRAUPPGIFT
Studera andra aspekter av gravitation.

Studera overgången från periodisk till kaotisk rörelse. 

 

Uppgift 3: ENERGI OCH IMPULSÖVERFÖRING

GRUNDUPPGIFT
Studera hur väl ni kan realisera elastiska stötar i en och två dimensioner och vad avikelserna berör på.

EXTRAUPPGIFT
Studera andra aspekter av energi-, impuls- och rörelsemängdsmoment-överföring.



Utrustningslista
 
ANTAL
 UTRUSTNING SPECIFIKATION
1
 Akvarium 620x270x160 mm
4
 Aluniumpuckar 30 mm diameter med pinne i mitten
2
 Bollar till kastapparat
1
 Bordsstativ Stabilt på stålplatta
1
 Bägare 1 liter
12
 Dragfjädrar 4 olika fjäderkrafter
2
 Elektromagneter På stång med aggregat o brytare 


för att släppa stålkulor o.dyl 

Fjädersats Diverse tryck och dragfjädrar

Flirtkulor Olika diametrar
1
 Glasbägare Diameter 100 mm, höjd 500 mm
5 l
 Glycerol Vattenfri, spec. vikt 1,26
1
 Gravitationsvåg  Komplett med skala och diodlaser, se Manualer
2
 Hörselskydd

Kardborrerondeller Självhäftande, diameter 13 mm
1
 Kastapparat Short range, med fäste och laddstake, se Manualer
1
 Konisk pendel
2
 Köer till luftbord längd 60 cm av plast
1
 Luftbord  70 x 70 cm
1
 Luftskena 2 meter med luftaggregat, se Manualer
1
 Längdnormal 2x200,0 mm för kalibrering av MacReflex
1
 Längdnormal 2x380,0 mm för kalibrering av MacReflex
1
 Läsgaffel
2
 MacReflex 60 Hz Kamera, monitor, stativ, dator, se Manualer
1
 Meternormal längd 1000,0 mm
1
 Måttband 50 meter
2
 Måttband 2 meter
1
 Måttband 5 meter
1
 Mässingvikt diameter 60 mm x 30 mm med öglor
1
 Mässingvikt diameter 80 mm x 30 mm med öglor
2
 Plexiglasblock 50x50x26 mm med krokar
2
 Plexiglasplattor 300x100x12 mm
1
 Plexiglasskiva 1100x300x10 mm
4
 Puckar Aluminium diameter 50 mm
4
 Puckar Aluminium diameter 40 mm
5
 Puckar Aluminium diameter 30 mm

Reflex-tejp Självhäftande
1
 Kater Reversionspendel Stång dia 12 mm, längd 150 cm med väggfäste och


2 rörliga eggar. 2 rörliga vikter av mässing
4
 Ryttare till luftskena

Skyddsglasögon

Stativ, klämmor och stänger 
2
 Stel pendel Kullagrad, längd 300 mm och rörlig vikt på 2 hg 
1
 Stenplatta 460x130 mm, polerad

Stålkulor kullagerkulor 2,3,4,5,6,8,10 mm 
1 pkt
 Stålull
1
 Tillbehörssats till Luftskena, se Manualer

Tråd Olika material och diametrar

Träkulor Olika diametrar
1
 Tunna dia 300mm,x400mm, 2 rörstumpar på olika höjd
4
 Tvingar
2
 Verktygslåda Diverse handverktyg, sax, kniv, stoppur, 


måttband, skjutmått, mikrometer, lupp,


vinkelhake, vattenpass.
10
 Vikter, Aluminium Diam. 40 mm, tjockl. 10 mm, hål 1 mm
10
 Vikter, Mässing Diam. 40 mm, tjockl. 10 mm, hål 1 mm
1
 Viktsats, mässing 7 vikter med krok 0,1-1 kg
2
 Vågar På vågbord
2
 ljusdioder+ljus detektorer
 används för lilla g mätningar









diverse
braåhagrejor


























,