Verhalten bei Notfällen

•

^{ErsthelferdesDepartmentfürPhysik} benahrihtigen.DieNamenund Kontaktdaten der Ersthelfernhängen injedem Versuhsraum.

•

^{BeiFeuer, Bedarfan ersteHilfe oder}Gefahrstoaustrittwird umgehendein Notrufan die zentraleLeitstelle derUniversität abgesetzt:

vonjedem internenTelefonapparat: 2-111

vonauÿerhalb desUni-Telefonnetzes:0271-740-2-111

•

^{BeiNotruf kurzund bündig angeben:} Gebäudeteil,Raumnummer, weranruftund was passiert ist.WARTEN AUFRÜCKFRAGEN, das Gesprähwirdvon derLeitstelle

beendet!

In der Physik spieltdie Abshätzung und Angabe von Fehlern zu einem Messwert eine

ent-sheidendeRolle.KeineMessungistfreivonFehlern!SelbstwenneineMessapparaturabsolut

unverändertbleibtundsihkeinerleiäuÿereParameterändern,shwankenalleMessergebnisse

um einenbestimmtenWert,den sog.Mittelwert.Dahergilt:

Kein Messergebnis ohneAngabe von Messfehlern!

Hiersollein kurzerÜberbliküberdieimAnfängerpraktikumnötigenBegrieundMethoden

der Fehlerrehnung und Datenanalyse gegeben werden. Alles in dieserHinsiht Wihtigefür

die AuswertungderVersuhewirdhierzusammengefasstundmotiviert.Daherhatdiese

Ein-führung keinen Lehrbuhharakter, sondern ist als Nahshlagewerk und Hilfein der Praxis

gedaht.DennSinndesPraktikumsistnihtzuletztdasErlernenderAnwendungstatistisher

Methoden in einem konkreten Experiment, was später im Studium auh theoretish weiter

vertieft werdenkann.

Im folgenden Abshnitt2.1wirdzuerstder BegridesFehlersin derPhysik erläutert.Daran

shlieÿt sih eine Zusammenfassung und kurze Herleitung aller im Praktikum notwendigen

Formeln in Abshnitt 2.2 an. Den Abshluss in Abshnitt 2.3 bildeteine Ergänzung zu den

grundlegendenKonzeptenderWahrsheinlihkeitsrehnung,derenStudiumzumtieferen

Ver-ständnis sehr zu empfehlen ist. Sie ist für das Praktikum aber niht direkt notwendig und

kanndaherauhspätergelesen werden.DasThemawirdaberinsbesondereimweiteren

Stu-dienverlauf immerwihtiger werden.

EsgibtnatürlihvielweiterführendeLiteraturzurDatenanalyse.Zusätzlihzudenimvorigen

Kapitel erwähnten Bühernsollenhierinsbesonderenoh folgende genanntwerden:

•

^{John R.Taylor,} Fehleranalyse, VCH, 1.Au.,1988 ,

bzw. dasenglishe OriginalAn introdutionto erroranalysis,2.Au.,1997

DiesesBuhistsehrzuempfehlen,daesfürdasphysikalisheGrundpraktikum

geshrie-ben wurde undden nötigenStoin anshauliherWeisedarstellt.

•

^{Siegmund Brandt,}Datenanalyse, SpektrumAkademisherVerlag,4.Au.,1999 Dieses Buhbehandelt ausführlih Grundlagen und weiterführende Tehniken der

Da-tenanalyse.Besondersdieeinführenden Kapitelsindhierinteressant,davielesimBuh

erst fürFortgeshrittenewihtig wird.

DerWertderMessgröÿe,dieineinemExperimentermitteltwerdensoll,wirdalswahrerWert

bezeihnet.DaesinderPraxisunmöglihist,eineMessungmitabsoluter Genauigkeit

durh-zuführen, kannmandiesenjedohniemalsexaktangeben.DerwahreWertwäredasErgebnis

eineridealisiertenVersuhsdurhführung.BeieinemExperimentbestehtdaherimmerdie

Auf-gabe

(1.)

^{ein Ergebnis anzugeben, das dem wahren Wert möglihst nahe kommt, und}

(2.)

dessengeshätzte Abweihung vom wahren Wertanzugeben.

ManuntersheidetbeieinemMessvorganggrundsätzlihzweiArtenvonFehlerquellen:

statis-tishe undsystematisheFehler.Diese untersheiden sihdarin, dasssihstatistisheFehler

bei einergröÿer werdenden Anzahlvon Messwerten mehrund mehr herausmitteln(und man

sihso dem wahrenWertimmermehrannähern kann), systematishedagegenniht.

Statistishe Fehler

StatistisheFehlersindsolhe,diebeiunveränderterApparaturzuvershiedenenErgebnissen

führen, wenn die Messungwiederholt wird. DieAbweihungen der Messergebnisse

voneinan-der werdendurh zufälligeProzesse verursaht.

Da eineMessapparaturinderRegeleinkomplexes,makroskopishesSystemist,können viele

Einüsse niht berüksihtigt werden. Betrahten wir als Beispiel die Messung der

Shwin-gungsdauer eines Fadenpendels mit einer Stoppuhr. Führt man diese Messung mehrmals

durh, so ist es praktish unmöglih, zweimal exakt den gleihen Versuh zu mahen: Die

Masse wird mit leiht anderer Anfangsgeshwindigkeit losgelassen, die Luftströmung ist

et-was anders, die Aufhängung bewegt sih et. Das Stoppen und Ablesen der Anzeige kann

ebenfalls nurmitbegrenzterGenauigkeit durhgeführtwerdenundistzufälligen

Shwankun-genunterlegen.

DieseShwankungenwerdenjedohalleumeinenzentralenWert,denMittelwert,herum

auf-treten.Ihr Ausmaÿwird durhdenstatistishenFehler beshrieben.Es kann auhsein, dass

ein MessprozessvonNatur aus ein zufälligesErgebnis liefert. Diespassiert z.B. dort, wo die

QuantenmehanikeineRollespielt,etwabeimradioaktivenZerfallvonKernen.EineMessung,

wie vieleTeilhender kosmishenStrahlungpro Sekunde aufeine bestimmte Flähetreen,

wird ebenfalls immer untershiedlihe Werte ergeben. Man misst dann die

Wahrsheinlih-keitsverteilung fürdieseEreignisse.JemehrMessungenmanmaht,destogenauer kannman

diese auh experimentellermitteln.

StatistisheFehler lassensihimmeraus der Messreiheselbst ermitteln.Die wihtigste

Auf-gabe derPraktikanten istes, dieseFehlerrihtig zu bestimmen.

Systematishe Fehler

Systematishe Fehler sind solhe, die sih bei wiederholter Messung niht herausmitteln,

sondern durh die jeder Messwert in eine bestimmte Rihtung abweiht. Sie sind ein fester

BestandteildesMessergebnissesundhaben grundsätzlihihreUrsahe inderAnlageder

Ap-paratur,daesin derPraxisebenfalls unmöglih ist,ein perfektesMessgerätzu konstruieren.

Systematishe Fehler können niht allein aus der Messreihe bestimmt werden, sondern es

Versuhsaufbau durhgeführt werden.

BeimBeispielmitdem Fadenpendel wäreeineQuellesystematisherFehlerz.B. dieEihung

der Stoppuhr, mit der man misst. Sie kann die Zeit siher niht mit absoluter Genauigkeit

messen und magz.B. etwas zu shnell laufen. In diesem konkreten Fall(bei der Messung

von einigen Sekunden mit einer Stoppuhr) ist die Genauigkeit zwar so gut, dass man den

systematishenFehlervernahlässigenkann,beikomplizierterenExperimentenkanndas aber

anders sein. Zum Beispiel ein Detektor, der zwei vershiedene Teilhenarten untersheiden

soll,kanndurhauseineWahrsheinlihkeitimProzentbereihhaben,dasfalsheErgebniszu

liefern,wasbei derAuswertung zu berüksihtigenist.

Der systematishe Fehler wird stets getrennt vom statistishen Fehler angegeben. Die

Ein-shätzungenzudensystematishenFehlernwerdenimPraktikuminderDiskussiondes

Mes-sergebnisses vorgestelltund können hiernormalerweisequalitativ angegeben werden. (In der

Forshung ist die quantitative Abshätzung systematisher Fehler jedoh ein wihtiger und

oft umfangreiherTeil desErgebnisses.)

Im Dokument Exei
ee (Seite 7-10)