Комп’ютерний практикум

Керівник практикуму – професор Синельник Ірина Василівна

Основна мета практикуму:

познайомити майбутніх інженерів з новітніми напрямками і сучасними методами фізичних досліджень, заснованими на використанні комп’ютерних технологій у вивченні різних об’єктів, процесів і явищ.

Завдання:

• розширення можливостей лабораторного фізичного практикуму
• знайомство з комп’ютерним моделюванням як методом фізичного дослідження (культура побудови моделі і проведення комп’ютерного експерименту)
• знайомство з різними видами моделювання і різними типами комп’ютерних моделей
• формування навички використання комп’ютера для обробки результатів лабораторного експерименту
• вивчення нових розділів фізики: нелінійні явища, складні системи (самоорганізація, формація структур), фрактальна геометрія, детермінований хаос
• «ілюстрація» до вивчення основного курсу фізики

 Робота 1.1  Вивчення закономірностей прискореного руху

Вивчення законів прискореного руху на прикладі матеріальної точки, яка рухається в полі сили тяжіння Землі, шляхом комп’ютерного моделювання.

 Робота 1.2  Застосування законів збереження визначення швидкості польоту кулі

Вимірювання швидкості польоту кулі з використанням методу балістичного маятника.

 Робота 1.3  Визначення моменту інерції тіл складної форми за допомогою фізичного маятника

Вивчення законів руху фізичного маятника та експериментальне визначення моменту інерції тіла складної форми за допомогою цього маятника.

 Робота 1.4  Вимірювання коефіцієнта в’язкості повітря за допомогою крутильних ваг

Вивчення законів в’язкого тертя, експериментальне визначення коефіцієнта в’язкості повітря за допомогою крутильних ваг.

 Робота 1.9  Визначення прискорення вільного падіння за допомогою математичного маятника

Розрахунок прискорення вільного падіння за результатами лабораторного експерименту шляхом найменших квадратів. Вивчення застосування методу найменших квадратів обчислення коефіцієнтів лінійної залежності.

 Робота 1.10  Вивчення закономірностей руху тіла на полі сили тяжіння

Шляхом чисельного моделювання вивчити основні закономірності руху тіла поблизу поверхні Землі.

 Робота 8 (мех)  Перевірка основного закону динаміки обертального руху. Обробка результатів експерименту

Експериментальна перевірка основного закону динаміки обертального руху твердого тіла навколо нерухомої осі, визначення його моменту інерції.

 Робота 9 (мех)  Вивчення закономірностей пружного і непружного ударів кульок

Вивчення пружного і непружного ударів тіл; експериментальна перевірка закону збереження імпульсу на прикладі пружного і непружного ударів двох кульок.

 Робота 1.5  Визначення коефіцієнту в’язкості методом Стокса. Обробка результатів експерименту

Вивчення закономірностей руху сферичного тіла у в’язкій рідині; визначення коефіцієнта динамічної в’язкості рідини методом Стокса.

 Робота 1.5  Визначення коефіцієнту в’язкості методом Стокса. Обробка відеозапису

Вивчення закономірностей руху сферичного тіла у в’язкій рідині; визначення коефіцієнта динамічної в’язкості рідини методом Стокса.

 Робота 1.11  Моделювання руху кульки у в’язкій рідині

Вивчення закономірностей руху невеликого сферичного тіла у в’язкій рідині методом комп’ютерного моделювання та вибір оптимальних параметрів експерименту для визначення в’язкості рідини методом Стокса.

 Робота 17 (мол)  Визначення відношення молярних теплоємностей газів

Експериментальне визначення відношення молярної теплоємності газу при сталому тиску до його молярної теплоємності при сталому об’ємі.

 Робота 1.13  Моделювання броунівського руху

Дослідження закономірностей броунівського руху шляхом комп’ютерного моделювання, вивчення закономірностей випадкового руху, явищ самоподібності, масштабної інваріантності.

 Робота 1.6  Абсолютний електрометр та його застосування для вимірювання електричної сталої

Ознайомлення з принципом дії абсолютного електрометра, вимірювання ним різниці потенціалів та електричної сталої.

 Робота 1.7  Визначення питомого заряду частинки методом мас-спектрометрії

Вивчення фізичних закономірностей, що лежать у основі мас-спектрометрії, методом комп’ютерного моделювання; визначення питомого заряду частинки та її ідентифікація.

 Робота 1.8/23/24 (маг)  Визначення елементів земного магнетизму

Експериментальне визначення елементів земного магнетизму – горизонтальної складової магнітного поля, кутів магнітного нахилу та магнітного схилення.

 Робота 1.12  Дослідження діелектричного пробою

Вивчення механізму діелектричного пробою в різних середовищах шляхом комп’ютерного моделювання.

 Робота 20 (ел)  Закономірності протікання електричного струму в розгалужених електричних колах. Правила Кірхгофа

Вивчення законів протікання постійного електричного струму у розгалужених електричних колах; експериментальна перевірка правил Кірхгофа.

 Робота 2.6  Додавання взаємно перпендикулярних коливань: фігури Ліссажу

Вивчення залежності траєкторії руху точки, що бере участь у двох взаємно перпендикулярних гармонійних коливаннях, від параметрів коливань.

 Робота 2.6*  Визначення швидкості звуку повітря методом складання взаємно перпендикулярних коливань

Визначення швидкості звуку в повітрі за допомогою методу, заснованого на додаванні взаємноперпендикулярних коливань, шляхом комп’ютерної обробки сигналів.

 Робота 2.10/12 (кол-хв)  Визначення акустичних параметрів камертону шляхом прямих вимірювань амплітуди коливань

Визначення основних параметрів коливань камертону: лінійної частоти, циклічної частоти, періоду, декременту згасання, логарифмічного декременту згасання, часу релаксації, добротності.

 Робота 2.10*  Визначення акустичних параметрів камертону шляхом цифрового запису та обробки звуку

Визначення основних параметрів коливань камертону: лінійної частоти, циклічної частоти, періоду, декременту згасання, логарифмічного декременту згасання, часу релаксації, добротності.

 Робота 2.11  Аналіз Фур’є

Вивчення рядів та перетворень Фур’є та їх використання для спектрального аналізу сигналів; відновлення сигналу за його гармонічними складовими.

 Робота 2.9  Вивчення коливань в лінійних та нелінійних системах

Дослідження особливостей коливальних процесів у лінійних та нелінійних динамічних системах на прикладі пружинного та математичного маятників. Вивчення поведінки систем у випадках вільних, згасаючих та вимушених коливань. Ознайомлення з відмінностями між лінійними та нелінійними коливаннями, а також методами їх аналізу.

 Робота 2.2  Вивчення явища інтерференції: дослід Юнга

Вивчення явища інтерференції світла на прикладі досліду Юнга, вивчення інтерференційної картини, одержуваної досліді Юнга, вивчення залежності розташування інтерференційних максимумів і мінімумів від довжини хвилі світла і параметрів моделі.

 Робота 2.3  Застосування інтерферометра Майкельсона для вимірювання малих переміщень

Вивчити принцип дії інтерферометра Майкельсона та отримати практичні навички його використання для вимірювання переміщень.

 Робота 2.4  Визначення радіусу кривизни лінзи за допомогою інтерференційної картини кільця Ньютона

Вивчення явища інтерференції, дослідження закономірностей виникнення смуг рівної товщини, експериментальне визначення радіусу кривизни лінзи за інтерференційною картиною кільця Ньютона.

 Робота 2.5  Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційних грат

Визначення довжини хвилі монохроматичного світла за допомогою дифракційної решітки та двох щілинних джерел світла.

 Робота 2.7  Дослідження проходження світла у шаруватих середовищах у наближенні геометричної оптики

Вивчення законів геометричної оптики методом комп’ютерного моделювання поширення світла в неоднорідних середовищах.

 Робота 32 (опт)  Вивчення законів теплового випромінювання. Обробка результатів експерименту

Вивчення законів теплового випромінювання тіл та визначення сталої Стефана – Больцмана.

 Робота 3.1  Вивчення спектральних серій випромінювання воднеподібних атомів

Вивчення закономірностей випромінювання воднеподібних атомів.

 Робота 3.1/34 (ат)  Визначення сталої Рідберґа. Обробка результатів експерименту

Вивчення атомарного спектру водню у видимій області та визначення сталої Рідберґа.

 Робота 3.4  Вивчення закону радіоактивного розпаду

Вивчення закономірностей радіоактивного розпаду шляхом комп’ютерного моделювання; визначення сталої розпаду та періоду напіврозпаду радіонукліду.

 Робота 3.5/42  Вивчення флуктуацій потоку випромінювання природного радіаційного фону

Дослідження флуктуацій потоку природного фону випромінювання та вивчення статистичних закономірностей випадкових процесів.

 Робота 3.2  Визначення довжини хвилі де Бройля електронів за допомогою електронограм

Визначення довжини хвилі де Бройля за допомогою електронограм, отриманих при дифракції електронів на кристалічних речовинах.

 Робота 3.3  Визначення часу життя нерівноважних носіїв заряду у напівпровіднику

Визначення часу життя нерівноважних носіїв заряду за кривою залежності фотоструму в напівпровіднику від часу.

 Робота 38 (фтт)  Визначення ширини забороненої зони напівпровідника. Обробка результатів експерименту

Визначення ширини забороненої зони власного напівпровідника.

 Робота 3.6  Перколяційна модель утворення спіральних галактик

Знайомство з поняттям перколяції, дослідження закономірностей утворення спіральних галактик на основі перколяційної моделі.