Elektro-fizyka

Elektro-fizyka, czyli elektronika na rozkazach fizyka - warsztaty wakacyjne z fizyki i ekeltroniki dla gimnazjalistów i licealistów

Cel warsztatów

Celem warsztatów jest zapoznanie uczestników z praktycznym wymiarem fizyki, realizowanym przede wszystkim poprzez wykorzystanie elektroniki. Posługując się własnoręcznie przygotowanymi układami elektronicznymi oraz korzystając z różnorodnego sprzętu, uczestnicy będą mieli okazję poznać prawa rządzące działaniem układów elektronicznych, wykonywaniem pomiarów, analizą sygnałów itp. Aby było to możliwie, podczas warsztatów przewidujemy zarówno powtórkę podstawowych zagadnień teoretycznych, jak również naukę elektroniki w praktyce.

elektrofizyka

Program warsztatów

Dzień pierwszy
Elektryczność i elektronika – przypomnienie i uzupełnienie o wiedzę praktyczną.
Na początku przewidziana jest powtórka podstawowych pojęć: ładunki, pola, prąd i charakteryzujące go wielkości. Następnie, korzystając ze specjalnych płytek prototypowych, uczestnicy zapoznają się z działaniem podstawowych elementów elektronicznych (dioda, bateria, kondensator, opornik, tranzystor), ale już w ujęciu inżynierskim, czyli ze szczegółowym omówieniem każdego elementu od strony rzeczywistych zastosowań (które elementy da się kupić, jakie są koszty, jak wygląda produkcja tych elementów, o czym trzeba wiedzieć kupując je). Dalszą część warsztatu poświęcimy zapoznaniu się z obsługą podstawowych sprzętów laboratoryjnych – multimetru, generatora, zasilacza i oscyloskopu. Uczestnicy zbudują również układ z diodą podczerwoną (IR) oraz z diodami widzialnymi (VIS: RGB) i z diodą UV, poznając przy tym zasadę działania fototranzystora.

Dzień drugi
Lutowanie – ale jak to zrobić dobrze?
Uczestnicy poznają różne sposoby montażu układów elektronicznych. W programie służącym do projektowania płytek drukowanych stworzą własny projekt układu elektronicznego, zawierającego układy scalone. Kolejnym zadaniem będzie przygotowanie płytek drukowanych z utworzonych projektów i ich wytrawienie. Następnie uczestnicy przejdą do montażu zaprojektowanego układu czyli lutowania. Ostatnim etapem będzie test układu i prezentacja wyników pozostałym zespołom.

Dzień trzeci i czwarty
Sygnały analogowe i cyfrowe. Układy mikroprocesorowe. Programowanie i analiza sygnału.
Na tej części warsztatów omówimy różnice między sygnałem cyfrowym i analogowym. Uczestnicy zapoznają się z zastosowaniem mikroprocesorów oraz zbudują układ działający w oparciu o ten element. Zapoznamy się z podstawami programowania (instrukcje, pętle) i zaprogramujemy mikrokontroler do sterowania diodami i wyświetlaczami oraz obsługi przycisków. Omówimy różne sposoby komunikacji z komputerem, rolę przetworników analogowo-cyfrowych w fizyce i codziennym życiu (telefony komórkowe, aparaty fotograficzne, odtwarzacze muzyki). Przypomnimy również systemy liczbowe – system dziesiętny, dwójkowy, heksadecymalny.
Mając do dyspozycji komputery i układy wejścia-wyjścia, będziemy mogli zająć się układami pomiarowymi, wykorzystując dotychczasowo zdobytą wiedzę: będziemy badać częstotliwości odświeżania ludzkiego oka, zapoznamy się też z podstawowymi metodami analizy sygnału dźwiękowego – korzystając z instrumentu muzycznego i specjalnego programu uczestnicy poznają zasadę działania m.in. transformaty Fouriera oraz sprawdzą czy gitara jest dobrze nastrojona, a także jak na wykresie czasowym wyglądają poszczególne akordy. Zrozumiemy, dlaczego pójście do filharmonii to nie to samo, co posłuchanie płyty CD w domu.

Dzień piąty
Pokazy i projekty uczestników.
Ostatniego dnia każda z grup wybierze projekt do zrealizowania – jedne będą polegać na zaprojektowaniu i wykonaniu układu elektronicznego, opartego o układy scalone, wykonującego określone zadanie, inne na zaprogramowaniu mikrokontrolera, jeszcze inne na napisaniu programu na komputerze, wykorzystujące wbudowane mikrofony/kamery etc.

Powyższy plan jest elastyczny i będzie dostosowany do poziomu, potrzeb i zainteresowań grupy.

Prowadzący warsztaty

Mgr inż. Dariusz Aksamit

Darek Akasamit - nowaAbsolwent Wydziału Fizyki na Politechnice Warszawskiej, ukończył specjalizację w zakresie fizyki medycznej. Obecnie doktorant na Politechnice Warszawskiej i Uniwersytecie Medycznym w Warszawie. Pracownik Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej. Aktywny członek Koła Naukowego Fizyków przy Politechnice Warszawskiej, dawniej Animator w Centrum Nauki Kopernik.

Od siedmiu lat pasjonat popularyzacji nauki i dydaktyki na różne sposoby: od pokazów podczas Uniwersytetu Dzieci, przez liczne warsztaty z młodzieżą, po prowadzenie laboratoriów studenckich na Wydziale Fizyki PW. Finalista pierwszej polskiej edycji konkursu FameLab.

Gorący zwolennik idei społeczeństwa opartego na wiedzy. Prywatnie kajakarz, głównie górski.