Meten en experimenteren

Vergelijkbare documenten
Meten en experimenteren

Meten en experimenteren

Meten en experimenteren

Meten en experimenteren

iv. Laat zien dat dit volgt uit de algemene rekenregel van onderdeel i.

INLEIDING FYSISCH-EXPERIMENTELE VAARDIGHEDEN (3A560) , UUR

INLEIDING FYSISCH-EXPERIMENTELE VAARDIGHEDEN (3A560) , UUR

Les 2 / 3: Meetschalen en Parameters

Bij een invalshoek i =(15.0 ± 0.5) meet hij r =(9.5 ± 0.5). 100%-intervallen. Welke conclusie kan de onderzoeker trekken?

INLEIDING FYSISCH-EXPERIMENTELE VAARDIGHEDEN (3A560) , UUR

Gegevensverwerving en verwerking

Van beschrijvende naar verklarende statistiek

Tentamen van Wiskunde B voor CiT (151217) Tentamen van Statistiek voor BIT (153031) Vrijdag 27 januari 2006 van 9.00 tot uur

Regressie en correlatie

Regressie en correlatie

PROEFEXAMEN SOCIALE STATISTIEK

Variantie-analyse (ANOVA)

Toepassing: Codes. Hoofdstuk 3

Onderzoeksmethoden en techieken I

Stochastische loadflow. Beschrijving algoritme van de stochastische loadflow.

Statica in een notendop

Aanbevolen literatuur

1. In de hoofdstad van Ivoorkust, Yamoussoukro, meet men de lengte van 100 mannen (in cm) :

is gelijk aan de open-klemmen spanning van het netwerk. De impedantie Z th

Verslag Regeltechniek 2

MEERJAREN OPBRENGSTEN VO 2013 TOELICHTING

Inhoudstafel Regressie: exploratieve methoden

Onderzoeksmethoden en techieken I

Uitwerkingen tentamen Statistiek 2 voor TeMa Maandag

Onderzoeksmethoden: Statistiek 2

MRT/RT MKT/KT. Wormwielreductoren.

anwb.nl/watersport, de site voor watersporters

De Collegereeks Statistiek. Stel je wilt wat weten over. Complexe begrippen: construct. Homogeniteit. Verder met. Statistiek

Kengetallen E-38 Pseudo-records

Websites beoordeel je zo!

'ATION VOOR DE GROENTEN- EN FRUITTEELT ONDER GLAS, TE NAALDWIJK. Waarnemingen van de minium-temperatuufc. op 10 era.hoogte en van de max-en min.

3.7.3 Welke meetinstrumenten zijn geschikt voor het vastleggen van motorische vaardigheden?

Hoveniers. Zie Bestrijdingsmiddelendatabank.

Samenvatting Farmaco-epidemiologie april 2011

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Examen Neurale Netwerken (2L490), op woensdag 28 juni 2006, uur.

I I f I I I I I I i i i i i i i

VOOR HET SECUNDAIR ONDERWIJS. Exploratieve statistiek. Infoboekje. Prof. dr. Herman Callaert

Middenkaderfunctionaris bouw & infra (Netwerkschool)

UITLOGING VAN ANORGANISCHE COMPONENTEN UIT VORMGEGEVEN EN MONOLITISCHE MATERIALEN MET DE DIFFUSIEPROEF

aantallen in van de prooiresten gewicht min of meer mogelijk, doch als de gebitsmaten van een groot aantal gevangen dat de gewichtsfaktor

Standaardisatiemethoden. 9 10Abby Israëls. Statistische Methoden (10003)

De Collegereeks Statistiek. Vandaag 0. Recapitulatie. Meetniveau van variabelen. Frequentieverdelingen in SPSS. Descriptieve maten Verhoudingsmaten

5.1 Elektrische stroom en spanning

Ontwerpen van programma s

Logica voor Informatica

In de Duinwaterwinplaats van Gemeentewaterleidingen

dag 34-einde: 23 uur licht, 1 uur donker Pluimvee nr. 31 1

Bronnen & Methoden bij Marktscan medischspecialistische zorg 2015

6. Behandeling van kinderen met spastische cerebrale parese gericht op verbetering van handvaardigheid

- X i ~ kansverdeling: N(µ A, σ 2 ) Y i ~ N(µ B, σ 2 ) (onafhankelijk) - X i ~ kansverdeling: F A (u)=p(x<u) Y i ~

Kwaliteitsverbetering in spaarbekkens csiot *j

Toets spectrometrie 6 november 2007 blz 1

Automatic-schakelaar Komfort Gebruiksaanwijzing

1 Gedeelde differenties

Akoestisch rapport gietwaterfabriek Dinteloord

De Waarde van Toekomstige Kasstromen

ALCOHOLKENNIS DOORGESPEELD

VOOR HET SECUNDAIR ONDERWIJS. Correlatie: exploratieve methoden. Werktekst voor de leerling. Prof. dr. Herman Callaert

DE HAVO-LEERLING STUDIEVAARDIG

Appendix F: Het Snelheid-Wegdiagram, trekkracht en indicatie

Ondersteuning en hulp bij leren

Luc Aalderink. Enschede, 29 april 1997

Waardeoverdracht. Uw opgebouwde pensioen meenemen naar uw nieuwe pensioenuitvoerder

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

AUDIT FACILITY MANAGEMENT

VOOR EEN GOED RESULTAAT IS HET ABSOLUUT NOODZAKELIJK DEZE LEGINSTRUCTRIES NAUWKEURIG TE VOLGEN.

GEMEENTE HELLEN DOORN lichand.: 1 FEB A1 B Stuk itreťw.: Werkpr.. Kopie aan: Archief' ü 1 N reeks/vlvcrtr.:

Statistiek Hoorcollege 6. Variantie analyse. Variantie & Variatie 10/13/2009. σ X. De Collegereeks Statistiek

Tentamen Econometrie 1, 4 juli 2006, uur Dit tentamen duurt 2 uur! Toiletbezoek is niet toegstaan.

zijn, kunnen we stellen dat de huidige analyses vooral toegespitst zijn op een ordergerichte situatie.

1.1 Oplossingen. + 1 x ( ) Oplossing oefening 2.1. Oplossing oefening 2.2

Statistiek Hoorcollege 7. Correlatie en Predictie 10/20/2009. De Collegereeks Statistiek. Volgende week. Deze week. Keuze van de statistische toets

Rekenen met rente en rendement

donkerstraat samen de stad ontwerpen Masterplan Leieboorden park cafe parel

Meetmethode voor het geluid van elektrische transformatoren

Voorschriften voor MARS Documentversie 2.54

Installatiehandleiding

Examen Statistiek I Feedback

C.P. van Splunter. Grote afwijkingen. Bachelorscriptie, 21 april Scriptiebegeleiders: prof.dr. F. Redig prof.dr. E.A.

Lucia de B. Gonny Hauwert 12 september 2007

Hoe schrijf je een tekst die opvalt? 80. Hoe zorg je dat je tekst er goed uitziet? 85. Extra opdrachten 89

Heerhugowaard Stad van kansen

- 2 - Datum vergadenn Nota openbaar: ľľo 9. Verzoek toepassing regeling Rood voor Rood met gesloten beurs op de locatie Scharlebeltweg 1 te Nijverdal

Beroepsregistratie en vooraanmelden voor beroepsregistratie. in de jeugdhulp en jeugdbescherming

Clock Radio AR180D GB 2 NL 12 FR 23 ES 34 DE 45 EL 55

UITWERKINGEN VOOR HET HAVO B1 DEEL 2 HOOFDSTUK 1 KERN 1 FUNCTIES

Voorschriften voor MARS Documentversie 2.52

ACCU-CHEK. Compact Plus. Gebruiksaanwijzing SYSTEEM VOOR DE BEPALING VAN BLOEDGLUCOSE

R IJ KS W A l EH S T A AT - D ELTA O IEN ST

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

TENTAMEN LINEAIRE ALGEBRA 2 maandag 9 januari 2006, Bij elke vraag dient een berekening of motivering worden opgeschreven.

Onderhoud en beheer van infrastructuur voor goederenvervoer

Meeneemset Herkansing Deterrninanten-3:Fysische Factoren dd

Methode met ladder operatoren deel 2

De methode tot bepaling van de x-factor voor de kwaliteitsconversietaak voor de tweede reguleringsperiode in formules

Transcriptie:

Meten en expermenteren Statstsche verwerkng van gegevens Een korte nledng Ze syllabus voor detals 16 februar 2012 Catherne De Clercq

Statstsche verwerkng van gegevens Kursus Toegepaste Statstek door J. Schoukens In deze les wordt een samenvattng gegeven van de formules nodg n het practcum fysca Deel I: Toevallge veranderljken Bronnen van onzekerheden Bepalen van de statstsche onzekerhed op een groothed Steekproef, hstogram Karaktersate van de steekproef: gemddelde, varante, standaarddevate Centrale lmetstellng: normale of gausssche verdelng Herhaalde metngen: gemddelde en varante Deel II: Deel III: Deel IV: Voortplanten van statstsche onzekerheden Lnear verband tussen 2 grootheden Bepalen beste rechte met methode der klenste kwadraten Net lneare problemen Presentate van resultaten Aantal bedudende cjfers, afronden van getalwaarden Grafeken, tabellen, eenheden etc Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p2

Deel I Toevallge of stochastsche veranderljken Bronnen van onzekerheden Bepalen van de statstsche onzekerhed: Steekproef Hstogram Karaktersate van de steekproef: gemddelde, varante en standaarddevate Centrale lmetstellng: normale of gausssche verdelng Herhaalde metngen: gemddelde en varante Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p3

I. Toevallge veranderljken experment = metng van een bepaalde groothed x utgevoerd met een bepaald nstrument volgens een bepaalde procedure Een experment wordt meestal beïnvloed door verschllende factoren: vb bepalng verbruk van een auto, meten valversnellng Het resultaat t van een experment s meestal noot exact reproduceerbaar De verschllende waarnemngen of resultaten t van een experment vertonen een spredng Men noemt de groothed x (het resultaat t van het experment) een toevallge of stochastsche veranderljke Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p4

I. voorbeeld Ik meet het verbruk van mjn auto gedurende een jaar. Elke week noteer k welke afstand k afleg met een volle benznetank. Welke van deze factoren beïnvloedt het verbruk van mjn auto NIET? 1. Het gebed waar k rj s soms vlak, soms heuvelachtg 2. Er wordt benzne getankt bj verschllende merken: ESSO, BP, 3. Ik rj soms sportef soms rustg 4. Er s soms tegenwnd en soms geen wnd Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p5

I. Onzekerheden op een groothed Autoverbruk wordt elke week gemeten en men vndt verbruk ( l /100 km ) = 7, 2 7,3 7,1 6,9 7,5... De spredng s het gevolg van toevallge factoren Naast de waarde zelf s deze spredng een even belangrjke nformate voor de butenwereld Na 100 metngen bekomt men bvb x= 7,3 ± 0,2 l /100 km ( ) De spredng s te wjten aan de statstsche onzekerhed op de metng?? Hoe schat men de statstsche onzekerhed op een groothed? Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p6

I. Voorbeeld valversnellng Proef bepalng van de zwaartekrachtversnellng op 1 maart luchtkussenbaan gljder trekgewcht Tjdpoort A Tjdpoort B mg Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p7

I. Voorbeeld valversnellng Proef bepalng van de zwaartekrachtversnellng op 1 maart luchtkussenbaan gljder Exacte plaats waar gljder losgelaten wordt trekgewcht Tjdpoort A Tjdsmetng Chronometer 0,001s Tjden van enkele seconden Tjdpoort B Massa van trekgewcht en gljder Weegschaal 0,01g Massa s s 5 tot 20 g Afstand tussen de tjdpoorten Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p8

I. Voorbeeld valversnellng Veronderstel 1000 zorgvuldg utgevoerde metngen Resultaat s schattng van de valversnellng Hoe klener de spredng op de metngen hoe beter de kwaltet van de metng Student A neemt het gemddelde van zjn1000 metngen en bekomt g student A = g ±Δ g = g ± s ( ) g Betekens = de probabltet dat de juste waarde n het nterval g s, lgt s g g + sg 68% Probabltet dat juste waarde n het nterval g 3 sg, g + 3s g lgt s 0,3% Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p9

I. Bronnen van onzekerheden Statstsche onzekerheden Te wjten aan toevallge fluctuates n de metngen De onzekerhed op de concluse ut de metngen verklent wanneer men beschkt over een grotere steekproef Systematsche t onzekerheden Reproduceerbare afwjkngen te wjten aan slecht afgesteld apparaat Bvb amperemeter meet systematsch te hoge stroom De metngen herhalen geeft geen betere nauwkeurghed en geeft net meer zekerhed e e over de concluses cusesutde ut proef poe Blunders = fouten de net ngeschat kunnen worden Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p10

I. Bepalng statstsche onzekerhed: steekproef Om een groothed met statstsche onzekerhed te bepalen heeft men een steekproef nodg Men wl meestal ut het experment een fyssche groothed bepalen, bvb de valversnellng Elk experment wordt beïnvloed door verschllende wllekeurge factoren Het s dus best om een groot aantal expermenten ut te voeren, at random (wllekeurg) gekozen Dt s een steekproef waarut men concluses wenst te trekken over de fyssche groothed Men bekomt een verzamelng gegevens {x 1,x 2,x 3, x n } Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p11

I. Karaktersate steekproef Na het utvoeren van n expermenten beschkt men over een verzamelng gegevens {x 1,x 2,x 3, x n } Men kan deze verzamelng beschrjven met behulp van de volgende emprsche grootheden : Het aantal gegevens Het steekproefgemddelde: maat voor de locate van de gegevens De steekproefvarante en de -standaarddevate: maat voor de spredng van de gegevens De gegevens worden vaak grafsch voorgesteld n een hstogram Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p12

I. Hstogram - nledng Gegevens ndelen n klassen men telt het aantal per klasse Het hstogram geeft een eerste nformate over de utkomst van het experment: gemddelde en spredng, subklassen, De keuze van de breedte van de klassen hangt af van de nauwkeurghed waarmee men de groothed gemeten heeft, van het aantal gegevens Voorbeelden : Men zaagt 100 houten staafjes met de hand tot op een lengte van 200mm Men meet de lengte van 1100 wllekeurg gekozen mannen n Brussel Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p13

I. hstogram: 100 metngen lengte balk n 10 klassen van elk 1mm breed n 4 klassen van elk 2,5mm breed Het hstogram met 10 klassen geeft meer nformate over de spredng van de steekproef dan het hstogram met 4 klassen. Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p14

I. hstogram: Lengte 1100 mannen In 60 klassen van 1cm In 10 klassen van 6cm In 300 klassen van 0,2cm Het hstogram met 60 klassen geeft voldoende nformate over de structuur t van de steekproef en er zjn voldoende elementen n elke klasse. Het hstogram met 10 klassen geeft te weng nformate over de structuur. In het hstogram met 300 klassen zjn er n sommge klassen te weng elementen en s de spredng bnnen de klassen relatef te groot Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p15

I. Karaktersate steekproef Een steekproef met n metngen wordt gekarakterseerd door de volgende grootheden: Rekenkundg gemddelde: 1 n kental van de locate x schattng verwachtngswaarde μ n = 1 = x Steekproefvarante: s = ( x x ) 2 kental van de spredng n 1 schattng varante σ 2 = 1 2 1 n Standaardafwjkng of standaarddevate s = s 2 Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p16

I. Gemddelde en standaarddevate Lengteverdelng van 100 staafjes van ongeveer 200mm Met de hand gezaagd => spredng Gemddelde waarde = 200mm Standaarddevate = 1mm Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p17

I. Centrale lmetstellng voor een onendg (heel groot) aantal metngen kan elke verdelng benaderd worden door de normale verdelng. Men tracht dus een zo groot mogeljk aantal metngen ut te voeren M.a.w. de theore van de onzekerheden mag gebaseerd worden op de normale verdelng ook voor klene steekproeven Voorbeeld : metng lengte staafjes met hand gezaagd ongeveer 200mm lang 100 of 10.000 metngen Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p18

I. metngen lengte staafjes 100 metngen 10.000 metngen + normale verdelng 196 198 200 202 204 lengte(mm) Het hstogram met 10.000 metngen benadert goed een normale verdelng Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p19

I. Normale of gausssche verdelng 1 gemddelde waarde μ = poste standaardafwjkng σ = spredng Waarschjnljkheds [0;0,45] verdelng f(x) ( x-μ ) 2-1 2 f x = e 2σ ( ) σ 2π 1 N μ = lm x N N σ 2 1 = 1 N = lm N N = 1 ( x μ ) 2 freque ente [-2;0,7] [0;1] [0;2,24] 24] Groothed x Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p20

I. Normale of gausssche verdelng 2 68% van de metngen lgt n het nterval [µ-σ, µ+σ] 95% van de metngen lgt n het nterval [µ-2σ, µ+2σ] 99,7% van de metngen lgt n het nterval [µ-3σ, µ+3σ] 1 - ( x-μ) 2 f ( x) = e 2σ σ π 2 2 Probabltet om buten [µ-5σ, µ+5σ] te lggen s 6 x 10-5 Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p21

I. voorbeeld: just of fout? Twee studenten voeren de proef valversnellng ut. De gemddelde waarde n Belgë s g=9,81 m/s 2 De studenten t bekomen de volgende waarden g ( A ) = 10,0 ± 0,1 m s ( ) 2 g( B) = 9,86 ± 0,01 m s ( ) 2 1. Het resultaat van student A s n overeenstemmng met de verwachtng 2. Het resultaat t van student t B s n overeenstemmng met de verwachtng 3. Student A heeft een afwjkng van de zwaartekracht wet ontdekt 4. student B heeft ets neuws ontdekt Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p22

I. Centrale lmetstellng Steekproef s noot onendg groot. Men benadert verwachtngswaarde μ door rekenkundg gemddelde x varante σ 2 door steekproefvarante s 2 Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p23

I. Herhaalde metngen : gemddelde met onzekerhed De metngen herhalen levert een resultaat met een klenere statstsche onzekerhed Wanneer men N geljkwaardge metngen utvoert t van een groothed x, {x, =1,N}, dan zjn 1 N het steekproefgemddelde x = N = 1 2 de steekproefvarante ( ) 2 s x N 1 = x x N 1 Onzekerhed op het steekproefgemddelde ut voortplanten van onzekerheden = 1 s s s 2 2 = met = x x x 2 s N Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p24

I. Herhaalde metngen : gemddelde met onzekerhed x ± s N Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p25

I. In de praktjk : just of fout? 1. 10 metngen van de lengte van de staafjes met een bepaalde opstellng geeft een grotere onzekerhed dan 100 metngen 2. de statstsche onzekerhed hangt af van de nauwkeurghed van de toestellen 3. Als n de klas elke student 1 metng van de valversnellng utvoert bekomen ze alle dezelfde onzekerhed 4. Student A de 50 expermenten n 5 uur utvoert heeft n prncpe een beter resultaat dan student B de 20 expermenten utvoert n 2 uur Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p26

PAUZE

Deel II Voorplanten van statstsche onzekerheden Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p28

II. Bewerkngen met toevallge varabelen De metngen utgevoerd n een of meerdere expermenten zjn zelden zelf het endresultaat waarn men geïnteresseerd s De proeven utgevoerd n de fysca bestaan meestal ut metngen van verschllende grootheden, elk met een statstsche onzekerhed Bewerkngen met de metngen leden tot het endresultaat verwerkng van de gegevens Hoe moet men de statstsche onzekerhed bepalen op het endresultaat? Dt gebeurt d.m.v. voortplantng van onzekerheden Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p29

II. Voorbeeld: bepalng snelhed auto Voor één afstand x doen we N metngen van de tjd t x N keer Verband tussen de afstand en de tjd: x = v( t t ) + x veronderstel t = 0, x = 0 0 0 0 0 De snelhed wordt dan v = x t Vraag: wat s de onzekerhed op de snelhed? Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p30

II. Voorbeeld: bepalng snelhed auto We doen 100 metngen van de tjd t We maken een hstogram van t Daarut halen we de gemddelde tjd met statstsche onzekerhed Het juste antwoord s t 1) t = ( 200 ± 1) s 2) t = 200 ± 3 s ( ) 3) t = 200,00 ± 0,1 s ( ) Tjd t (sec) Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p31

II. Voorbeeld: bepalng snelhed auto v = x t gemddelde tjd met onzekerhed kan berekend worden ut 1 t N = t N = 1 1 N 1 N = 1 s = t ( t t ) 2 De afstand s gekend met een onzekerhed s x N Vraag: wat s de onzekerhed op de snelhed? v ± s v Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p32

II. Voorplanten van onzekerheden 1 beschouw een varabele z=f(u,v), een functe van 2 varabelen u en v bvb snelhed als functe van afstand en gemddelde tjd Voor elke metng van z geldt f( u, v ) Voor N metngen {z, =1,N} bekomt men het gemddelde z en de varante z = z 1 N 2 = z ( z -z ) z N = N 1 N 1 σ = lm N =1 2 =? Vraag s z f( ( uv, ) Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p33

II. Voorplanten van onzekerheden 2 N N 2 1 σ z = lm z -z N =1 ( ) 2 z =?? f ( uv, ) Voor een lnear verband geldt deze relate altjd, bvb eenparge bewegng x= vt+ x z = vu+ C 0 Voor een net-lnear verband geldt deze relate bj benaderng, bvb eenparg versnelde bewegng. 1 2 2 x= at + v 0t+ x 0 1 a 2 C 1 C 2 z = u + u+ 2 De functe f(u,v) wordt rond het gemddelde gelnearseerd Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p34

II. Voorplanten van onzekerheden 3 Dt geschedt door een ontwkkelng n Taylorreeks rond het punt ( u, v) enkel 1ste orde behouden f f f( u, v) = f( u, v) + ( u u) + ( v v) +... u v uv, uv, f(x) Functe wordt benaderd door raakljn Voorbeeld: Parabool of eenparg versnelde bewegng x f ( ) 2 f x = x 6x+ 5 Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p35

II. Voorplanten van onzekerheden 4 f f f( u, v) = f( u, v) + ( u u) + ( v v) +... u v uv, uv, Termen van 2de en hogere orde worden verwaarloosd Dus (z -z) 2 = f f ( u, ) (, ) v f u v ( u u) + ( v v) u uv f v ( ) 2,, uv 2 Voor een lneare functe s z = f u, v ( ) z = f u, v = f u, v ( ) ( ) Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p36

II. Voortplanten van onzekerheden 5 De varante op z wordt, n 1ste orde benaderng σ = z-z 2 1 z = lm N N N = 1 ( ) 2 f f N 1 lm ( u u) u, v ( v v) u, v N N + = 1 u v 2 1 f 1 f = lm ( ) ( ) + lm ( ) ( ) N N u N v N N 2 2 2 2 u u v v N = 1 = 1 N 1 f f + 2lm ( u )( ) u v v N N = 1 u v Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p37

II. Voortplanten van onzekerheden 6 resultaat 2 2 2 2 2 ( f z u ) v( f ) 2 f σ σ + σ + σ f uv u v u v Parteel afgeleden van f(u,v) naar u en v σ 2 u = varante van de verdelng van varabele u = kwadraat van onzekerhed op u De covarante σ uv s nul voor net gecorreleerde veranderljken, wat n alle practca het geval s Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p38

II. Voorbeeld: bepalng snelhed auto x 100 keer De auto legt 100 keer een afstand van 4000m af We veronderstellen dat deze afstand exact gekend s We meten voor de gemddelde tjd t = ( 200,0 ± 0,1) s Welke s de snelhed v met statstsche t t onzekerhed? v = x σ x = 0 t 2 2 v 2 2 v 2 σ t s t σv σx( ) + σt ( ) x t σ v sv Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p39

II. Voorbeeld: bepalng snelhed auto x 100 keer De auto legt 100 keer een afstand van 4000m af We veronderstellen dat deze afstand exact gekend s We meten voor de gemddelde tjd t = ( 200,0 ± 0,1) s Welke s de snelhed v met statstsche t t onzekerhed? Antwoord : v = x σ x = 0 t 2 2 v 2 2 v 2 σ t s t σv σx( ) + σt ( ) x t σ v sv ( 20,0000 ± 0,01 01 ) ( 72,00 ± 0,04 04 ) v= ± m s = ± km h Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p40

Deel III Bepalen van de beste rechte door de metngen Methode van de klenste kwadraten Net lneare problemen Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p41

III. Een lneare fyssche wet Voorbeeld : bepalng veerconstante x 0 Een veer wordt opgehangen veer aan een punt men hangt achtereenvolgens verschllende massa s onderaan de veer x dt veroorzaakt een elongate van de veer men meet de poste x van het onderste punt van de veer als functe van de massa m Massa m Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p42

III. Bepalen van de beste rechte - voorbeeld Fyssche wet 30x(cm) 25 20 10 k x x mg 0 = 0 ( ) k = veerconstante 15 g=valversnellng g x= m+x k 5 0 0 100 200 300 400 500m(g) vraag: wat s de veerconstante k voor deze veer? Of: welke s de beste schattng van k ut deze metngen? de beste schattng van k geeft de beste rechte door de meetpunten (m,x) Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p43

III. Bepalen van de beste rechte Hoe bepaalt men de beste rechte door de meetpunten? Met de methode van de klenste kwadraten. y 5 metngen van y ± σ [ ] 1 5 bj x,...x x Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p44

III. Methode van de klenste kwadraten 1 Met een steekproef van N metngen {x,y ±σ } schat men de beste rechte y=ax+b Dt s de rechte de het best de metngen beschrjft de beste schattng wordt bekomen door mnmsate van de χ 2 χ N 1 = [ ] 2 ( y ax + b ) = 1 σ 2 2 σ y ax +b Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p45

III. Methode van de klenste kwadraten 2 de beste schattng wordt bekomen door mnmsate van de χ 2 N 1 χ 1 = ( y [ ax + b] ) 2 2 2 = 1 σ verloop van χ 2 als functe van parameter a(rco) 30 χ2 ch2 25 20 15 10 5 0 mnmum -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 a rco a Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p46

poste(cm m) 30 25 20 15 10 5 0 III. Voorbeeld : de veer g x= m + x k 0 y = ax+ b = [ ax + b ] elongate vd veer fv massa χ y 0 100 200 300 400 500 massa(g) 1 ( ) N 2 2 ( 2 ) = 1 σ y N x ± σ a b Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p47

III. Methode van de klenste kwadraten 3 Het mnmum van de χ 2 functe wordt bekomen door de parteel afgeleden naar de parameters a en b geljk aan nul te zetten 2 2 χ χ Parameters a,b a = 0, = 0 b van beste rechte Geeft een stelsel l met 2 vgl en 2 onbekenden a a x x x y N 2 N N + b = 2 2 2 = 1 σ = 1 σ = 1 σ x 1 y + b = 2 2 2 σ σ σ N N N = 1 = 1 = 1 a,b Oplossng naar a en b: ze syllabus formules (15),(16) Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p48

III. Schattng van onzekerheden op a,b Bvb a a 1 x y 1 x y = Δ N N N N 2 2 2 2 = 1 σ = 1 σ = 1 σ = 1 σ Onzekerheden op a en b worden bekomen door voortplanten van onzekerheden σ σ 2 N 2 a 2 a = σ = 1 y 2 N 2 b 2 b = σ = 1 yy σ Utwerkng:ze syllabus formules (17) en (18) a, σ b Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p49

III. Inden de fyssche wet geen rechte volgt De methode van de klenste kwadraten s steeds geldg. Men berekent de χ 2 en ledt af naar de parameters om het mnmum te vnden. Dt kan utgevoerd worden met de Matlab ft functes. Bvb voor valbewegng χ 1 1 = N 2 2 2 = ( y ) 2 gt 1 σ 2 Men kan het probleem ook lnearseren Bvb valbewegng: nden men t 2 pv t als x varabele gebrukt bekomt men een rechte waarvan de rchtngscoëffcent = g/2 y 1 2 g t = 2 Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p50

Deel IV Presentate van resultaten Aantal bedudende cjfers Afronden van getalwaarden Grafeken, tabellen, eenheden etc Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p51

Aantal bedudende cjfers Meest LINKSE cjfer ( 0) s meest bedudende cjfer Geen decmaal punt : mnst bedudende cjfer s meest RECHTSE cjfer ( 0) Wel ldecmaal punt : : mnst bedudende d d cjfer s meest RECHTSE cjfer, ook al s dt 0 Aantal bedudende cjfers = aantal tussen meest en mnst bedudende cjfers 5280 : 3 bedudende cjfers 5280, : 4 bedudende cjfers 0,0094 : 2 bedudende cjfers 3,010 x 10 4 : 4 bedudende cjfers Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p52

Afronden van getalwaarden Resultaat van de proef: hoeveel bedudende cjfers moet men geven? Men rond eerst de onzekerhed op het resultaat t af tott 2 of 3 bedudende cjfers Men kest de meest aangepaste eenheden, bvb keuze tussen 1,0mm (3 bedudende cjfers) 0,1cm (1 bedudend cjfer) Dan rondt men het resultaat zelf af tot hetzelfde aantal decmalen als de onzekerhed Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p53

Grafeken, tabellen, eenheden Tabellen en grafeken geven een dudeljk overzcht van de metngen gebruk ze! Grafek: geef assen een naam en eenheden Kes de schaal zodang dat de gegevens over het gehele gebed verspred zjn Geef dudeljk de schalen aan van de assen Tabel: zet bovenaan de naam van de groothed en de eenheden Vergeet eenheden net bj het geven van resultaten van metngen en berekenngen Zet ttels boven grafeken en tabellen Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p54

Statstek voor fysc Cursus toegepaste statstek n BA1 s onvoldoende depgaand voor opledng tot Fyscus Het s sterk aangeraden om het keuzevakk Statstschet t Verwerkng van Expermentele gegevens (J. D Hondt) te volgen n 2BA Expermentele Fysca 11-12 Verwerkng van gegevens p55