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Über dieses Buch

In diesem Buch wird die Auswertung von Messdaten mit ihren Unsicherheiten für die Anwendung im Physikalischen Praktikum dargestellt. Für die wesentlichen Typen von Messaufgaben findet der Leser eine Zusammenstellung aller nötigen Formeln zur Bestimmung des Bestwertes und der kombinierten und erweiterten Messunsicherheit sowie praktische Hinweise für die Ermittlung von Unsicherheiten nach Typ B (nichtstatistische Methode). Zahlreiche durchgerechnete Beispiele geben konkrete Anleitungen und demonstrieren, wie die Ergebnisse ins Praktikumsprotokoll eingehen und wie sie diskutiert werden.

Das vorliegende Kompendium ist sowohl für Studierende in einem Bachelor- oder Lehramtsstudiengang Physik als auch für Studierende in natur- und ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen mit Nebenfach Physik geeignet.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Die meisten Experimente im Physikalischen Praktikum führen zu einem quantitativen Ergebnis, dem Bestwert für die Messgröße. Es ist unbedingt erforderlich, dessen Messunsicherheit zu bestimmen. Die Terminologie und die Methoden für die Behandlung von Messunsicherheiten sind im „Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen“ (GUM) international standardisiert. Auf dieser Grundlage wird der Umgang mit Messdaten und ihren Unsicherheiten im Physikalischen Praktikum in knapper und anschaulicher Weise dargestellt.
Thomas Bornath, Günter Walter

Kapitel 2. Bestwert und Standardunsicherheit

Zusammenfassung
Für wesentliche Typen von Messaufgaben im Physikalischen Praktikum werden alle wichtigen Formeln für die Bestimmung des Bestwertes und der Standardunsicherheit aus den Messdaten zusammengestellt. Für nicht direkt messbare Größen wird die Berechnung der kombinierten Messunsicherheit aus den Standardunsicherheiten der Eingangsgrößen erläutert. Berücksichtigt wird auch der Fall, dass Korrelationen zwischen den Abweichungen gemessener Eingangsgrößen auftreten. Schließlich werden die grundlegenden Formeln für den Ausgleich von Messwerten durch eine Gerade sowie für die Behandlung von Messwerten ungleicher Genauigkeit bereitgestellt.
Thomas Bornath, Günter Walter

Kapitel 3. Erweiterte Unsicherheit

Zusammenfassung
Das Überdeckungsintervall, gebildet aus dem Bestwert und der erweiterten Messunsicherheit, schließt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit den wahren Wert der physikalischen Größe ein. Die erweiterte Messunsicherheit ergibt sich durch Multiplikation der kombinierten Messunsicherheit mit einem Erweiterungsfaktor für eine gewählte Überdeckungswahrscheinlichkeit.
Thomas Bornath, Günter Walter

Kapitel 4. Typ B Auswertung: Nichtstatistische Methode

Zusammenfassung
Die Bestimmung von Unsicherheiten, die sich nicht mit Hilfe von statistischen Methoden (Typ A) ermitteln lassen, erfordert in vielen Fällen eine gewisse Erfahrung und Übung. Es werden praktische Hinweise für das Schätzen der Unsicherheit zufälliger Abweichungen bei einzelnen Messungen gegeben. Die Zusammenstellung von Angaben zu Grenzabweichungen von Messgeräten für zahlreiche physikalische Größen ist hilfreich für die Berechnung von Standardunsicherheiten.
Thomas Bornath, Günter Walter

Kapitel 5. Messunsicherheit im Praktikumsprotokoll

Zusammenfassung
Für die Auswertung von Experimenten im Physikalischen Praktikum wird die Analyse und Erfassung von Messunsicherheiten in einem Schema zusammenfassend dargestellt. Es wird gezeigt, wie die Versuchsdaten und ihre Auswertung bis zur Berechnung der kombinierten und erweiterten Messunsicherheit sowie die normgerechte Ergebnisangabe ins Praktikumsprotokoll eingehen und wie sie diskutiert werden. Das schließt eine Zusammenfassung aller wesentlichen Daten, die zur Berechnung der Unsicherheit der Ergebnisgröße herangezogen wurden, in einem Messunsicherheitsbudget ein.
Thomas Bornath, Günter Walter

Kapitel 6. Beispiele

Zusammenfassung
Die Auswertung der Messdaten, einschließlich der Aufstellung eines Messunsicherheitsbudgets, wird für typische Praktikumsaufgaben demonstriert. Für jeden Aufgabentyp wird ein Beispiel vollständig durchgerechnet.
Thomas Bornath, Günter Walter

Backmatter

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