Fysikaaliset mittaukset  (5 op)

Arviointiasteikko

H-5

Sisällön jaksotus

Fysiikan perusteiden opiskelua itsenäisesti, teoriatunneilla ja laboratoriossa.
Laboratoriotunneilla on pakollinen läsnäolo.

Opintojakso sisältää molemmille ryhmille yhteisiä teoriatunteja 12t sekä yhteisiä laskuharjoitustunteja 4x2t. Yhteisille teoriatunneille on ennakkotehtäviä, joiden pohjalta perehdytään kyseisen viikon aiheeseen yhdessä. Laskuharjoitustunnille opiskelijat palauttavat etukäteen laskemansa harjoitustehtävät, joiden ratkaisuja käydään yhdessä läpi kyseisellä tunnilla. Teoriatunnit (teoria ja laskuharjoitukset) ovat etänä verkossa.
Teoriaosuuden sisältö: sähköoppi (viikot 2-3), magnetismi (viikot 4-5), valo-oppi ja optiikka (viikot 6-7), säteilyoppi (viikot 9-10)

Teoriatuntien lisäksi opintojakso sisältää 6x2t fysiikan lähilabroja, joissa harjoitella fysiikan mittavälineiden käyttöä ja fysiikan ilmiöiden tutkimusta. Labroja varten opiskelijat jaetaan 3-5 hengen työskentelyryhmiin. Välineiden riittävyyden vuoksi työskentelyryhmät suorittavat kullakin kerralla eri töitä kiertävässä järjestyksessä (tarkempi ohjeistus itslearningin kurssialustalla). Kaikki labrat ovat lähiopetuksena ICT-cityn labrassa. Jollakulla ryhmässä on tarpeen olla tietokone mukana tulosten kirjausta ja mittauspöytäkirjan täyttöä varten.

Normaali suojautuminen: tunnille tullaan vain terveenä, labraan tullessa ja labrasta lähtiessä pestään/desinfioidaan kädet, suojamaskin käyttö koronatilanteen niin vaatiessa. Labrassa ei ruokailla eikä juoda. Työtakkia tai erillisiä suojavarusteita ei tarvita.

Labratöiden aiheet: metallilangan resistiivisyys, sähköenergian siirto, lämpölaajeneminen, kalorimetria, optiikan perusteet

Fyysisten labrojen lisäksi suoritetaan yksi simuloitu etälabratyö MATLAB Simulink -ohjelmistoa käyttäen viikolla 12.

Opintojakson lopuksi on sekä teoriaosaamista että mittausosaamista mittaava loppukoe (lähiopetuksena viikon 14 maanantaina 4.4.) ja sitä edeltävä kertaustunti verkossa (viikon 13 perjantaina 1.4.).

Viikon 14 maanantaina 4.4. järjestetään myös rästilabrakerta (ennen koetta).

Tavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa:
- tulkita optiikan ilmiöitä
- tunnistaa insinöörin työssä fysiikan taholta tulevat mahdollisuudet ja rajoitukset
- toteuttaa tehtävään sopivan mittausjärjestelyn ja suorittaa mittaukset
- käyttää perusmittalaitteita
- arvioida mittausten epävarmuuden ja yksinkertaisissa tapauksissa määrittää mittaushavainnoista johdetuille tuloksille luotettavuusrajat
- tehdä ja tulkita graafisia esityksiä
- pitää tutkijan työkirjaa ja raportoida tuloksista sekä kirjallisesti että suullisesti
- toimia laboratorioissa turvallisesti
- toimia turvallisesti erilaisten radioaktiivisen säteilyn lajien kanssa
- toimittaa laboratoriossa syntyneet jätteet oikeisiin käsittelypisteisiin.

Sisältö

- Sähkömagneettinen spektri (näkyvä valo, UV, IR, röntgen, gamma)
- Valon taittuminen, sironta, polarisaatio, absorptio, luminesenssi, fluoresenssi
- Coulombin laki
- sähkökenttä, sähköpotentiaali
- kapasitanssi, varauksen ja magneettikentän vuorovaikutus
- Faradayn induktiolaki, induktanssi
- Ionisoiva säteilyn käyttö ja säteilysuoja
- työturvallisuus laboratoriossa
- fysikaalinen mallintaminen
- mittaaminen, luotettavuusarviointi, mittaustulosten käsittely ja tulkinta
- graafiset esitykset, raportointi
- laboratoriojätteiden käsittely

Oppimateriaalit

- Oppikirja: Inkinen, Manninen, Tuohi, Momentti 2, Otava tai Insinöörin (AMK) Fysiikka II tai vastaava materiaali, josta voi opiskella sähkö- ja magnetismiopin, valo-opin ja säteily-/ydinfysiikan teoriaa.
- Oppimisympärisössä oleva ja sinne linkitetty materiaali

Opetusmenetelmät

Teoriaopetusta, tehtäviä ja laboratoriotöitä

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Viikon 14 maanantaina 4.4.

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

aktiiviset opetusmenetelmät: learning by doing ja flipped learning, yksilö- ja ryhmätehtäviä

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

No alternatives

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

5 op = 134t opiskelijan työtä jakautuen
- 12t teoriaopetusta
- 8t laskuharjoituksia
- 12t laboratoriotyöskentelyä
- 100t itsenäistä/ryhmätyöskentelyä
- 2t koe

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Opintojakso arvioidaan numeerisesti 0-5 kerättyjen pisteiden avulla (max 100p).
- Itsenäiset ennakkotehtävät fyysisille labrakerroille (itsenäiset) 6x2p = 10p
- Itsenäiset ennakkotehtävät valo- ja säteilyopin teoriatunneille 2x3p = 6p
- Labratöiden mittauspöytäkirjat (ryhmätyö) 7x5p = 35p (sisältää myös etälabran mittauspöytäkirjan)
- Resistiivisyystyön raportti (ryhmätyö) 5p
- Laskuharjoitukset (itsenäiset) 4x6p = 24p
- Loppukoe 18p

Työturvallisuuden ennakkotehtävä, labratöihin osallistuminen, niihin liittyvien mittauspöytäkirjojen sekä yhden raportin palautus ja loppukokeeseen osallistuminen ovat kaikille pakollisia, vaikka läpipääsypisteet muutoin täyttyisivätkin.

Aktiivinen osallistuminen ja osaamisen osoittaminen labrassa voidaan huomioida arvosanaa korottavasti. Vastaavasti passiivinen osallistuminen, myöhästyminen tai asiaton käytös voi vaikuttaa arvosanaa alentavasti.

Laskutehtävähyvityksen (4x6p) saaminen edellyttää laskutehtävien palautusta etukäteen, läsnäoloa ja aktiivista osallistumista laskuharjoitustunnilla sekä laskuharjoitustunnin jälkeen palautettua itsearviointia. Itsearvioinnin yhteydessä väärin laskettuja/puutteelliseksi jääneitä harjoituksia on vielä mahdollista täydentää pistehyvityksen korottamiseksi.

Hylätty (0)

vähemmän kuin 50% pisteistä = 50p tai puuttuvia pakollisia osia.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)

Numeroon 1 vaaditaan noin 50 % kurssipisteistä = 50p
Numeroon 2 vaaditaan noin 60 % kurssipisteistä = 60 p

Arviointikriteerit, hyvä (3-4)

Numeroon 3 vaaditaan noin 70 % kurssipisteistä = 70 p
Numeroon 4 vaaditaan noin 80 % kurssipisteistä = 80 p

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Numeroon 5 vaaditaan noin 90 % kurssipisteistä = 90 p

Lisätiedot

Käytettävät ohjelmistot: MS Excel, MS Word ja MATLAB