Souhlasím se složením komise

Kontrola funkčnosti

Dobrý den

Dobrý den,
zkouším funkčnost z mojí strany.
Radek Novotný

Jakub Koňárek
Variační řešení okrajové úlohy v elasto-statistice
Gymnázium tř. kpt. Jaroše
Otázky poroty:
Jak byste vaše teoretické výpočty ověřil praktickým experimentem?

Marco Souza de Joode
Parametry rotace a tvaru asteroidu: limity inverzní metody
Gymnázium Praha
Otázky poroty:
Práce je založena na parametru psí, který v práci definujete. To je váš „Objev“ nebo tato definice pochází od někoho jiného? Proč je tento parametr pro vaše potřeby lepší než jiné možné přístupy?

Martin Čmel
Dynamický rozptyl světla
Gymnázium Prostějov
Otázky poroty:
Můžete specifikovat, jaké jsou nejistoty vašeho měření?
Měřil jste rozptyl pod úhlem 90°. Může změna úhlu změnit výsledky vašich měření?

Jaroslav Scheinpflug
Matematické modelování vybraných problémů z teoretické mechaniky
Gymnázium České Budějovice
Otázky poroty:
Dotaz je k obrázku na str. 53. Jaký je fyzikální význam „zašpičatění“ trajektorií ve fázovém prostoru? Harmonický oscilátor má eliptické trajektorie.

Matěj Gajdoš
Simulace ultra-relativistických srážek jader podle Glauberova modelu
Gymnázium Ústí n. Labem
Otázky poroty:
Jaké další modely se používají při studiu srážek atomových jader a jaké
výhody a nevýhody vůči nim má Glauberův model?

K jakým konkrétním experimentálním předpovědím mohou vést výsledky
výpočtů založených na vašich modelech?

Barbora Baštářová
Vliv morfologie, druhu materiálu a aktivace povrchu na smáčivost
Gymnázium Blovice
Otázky poroty:
Vy jste prováděla měření na křemíku. Lze tuto metodu použít i na textilní materiály?
Na str. 47 a 57 jsou uvedeny chyby ovlivňující měření. Jak se pozná, že výsledek je těmito chybami ovlivněn?

Michael Gulyj
Optické vlastnosti vysoce emisivní termografické barvy
Gymnázium Rokycany
Otázky poroty:
Jakým způsobem ovlivňuje emisivita povrchu měření teploty?
Jaký přínos má tato práce pro praktické využití termografických barev?

Aleš Socha
Automatizace testování stripových křemíkových detektorů pro experiment ATLAS v CERN
Gymnázium Frýdek-Místek
Otázky poroty:
Nedefinoval jste veličinu šum. Můžete to udělat a popsat, v čem je podstata měření?
Podle tabulky 2 je relativní rozdíl hodnot šumu při teplotním rozdílu 40°C v řádu jednotek procent, což může být nejistota měření. Zhodnoťte tuto informaci z hlediska významu chlazení.
Pozn.: V práci některá čísla obrázků chybí a některá jsou duplicitní.

Michal Průšek
Laser
Gymnázium Bohumila Hrabala v Nymburce
Otázky poroty:
Na obr. 7 je experiment s dopadem světla laseru na CD. Opravdu myslíte, že jste měřil difrakci světla a že pro váš experiment platí rovnice 10.1? Co by tam byl úhel alfa?

Jan Šebor
Optický jev schlieren a jeho využití v experimentech
PORG – Libeň-Praha
Otázky poroty:
Jakým způsobem lze předvedené experimenty vyhodnotit kvantitativně?
Jaká byla časová stabilita hustoty a teploty plynů?

Šimon Sukup
Energetická bilance magneticky indukované reorientace Ni50Mn28Ga22 a konstrukce mikropumpy
Arcibiskupské gymnázium v Kroměříži
Otázky poroty:
Vaše pumpa pracuje s rotujícím permanentním magnetem. Dalo by se
uvažovat i zařízení, které by nemělo pohyblivé díly a proměnné
magnetické pole by se vytvářelo elektrickým proudem?

Dokážete odhadnout, jak dlouho Vaše zařízení vydrží pracovat a co by
mohlo být hlavním zdrojem opotřebení?

Radek Novotný
Rameno pro hendikepované řidiče a spolujezdce
VOŠ a SPŠ Žďár n. Sázavou
Otázky poroty:
Mohou se při použití ramena otevírat zadní dveře? Může auto vybavené tímto ramenem jezdit v běžném silničním provozu (homologace)?

Václav Pavlíček
Automatizace měření elektrických vlastností stripových senzorů
SPŠE a VOŠ Pardubice
Otázky poroty:
Jak se do výsledků vašich měření promítají chyby měřicích přístrojů?

Daniela Kropáčková
Stabilizace plazmatu na tokamaku GOLEM
Gymnázium Brno
Otázky poroty:
Podařilo se již vyřešit záhadu, proč diagnostika měří vertikální magnetické pole, i když komorou neprochází elektrický proud? Máte sama nějaký nápad, jak to vysvětlit?
V jednom měření jste použila cívku 42 mikrohenry a v dalším 1 milihenry. To jste navrhla vy nebo někdo jiný? A proč ne cívka například 10 milihenry?

Pavel Kejík
Chladicí zařízení na bázi Peltierova článku
Gymnázium Blansko
Otázky poroty:
Zkoumal jste, jaký chladicí faktor má vaše lednička? Bylo by zajímavé jej porovnat s profesionálními ledničkami s Peltierovými články.

Štěpán Filip
Měření rozpadových produktů radonu částicovou kamerou MX-10
Jiráskovo gymnázium, Náchod
Otázky poroty:
Ke grafu 3 na straně 30 se váže fitování exponenciální funkcí a výpočet poločasu přeměny 116 s. Takto krátký poločas je nesmysl. Víte, jak by vám při takovém poločasu rozpadu poklesla za 25 h měření aktivita filtru?
Zkoumal jste, jaká je efektivita záchytu produktů přeměny radonu na filtru?
Domníváte se, že uvedeným měřením s přístrojem safecast lze rozlišit složení podloží (žula, pískovec)?

Práce je založena na parametru psí, který v práci definujete. To je váš „Objev“ nebo tato definice pochází od někoho jiného? Proč je tento parametr pro vaše potřeby lepší než jiné možné přístupy?

Vážená poroto,
tento parametr jsem zavedl po dlouhé diskuzi se svým školitelem, kdy jsme zavrhli celou řadu jiných přístupů.
V současné literatuře se podobný koncept nevyskytuje.
Tradiční přístup byl je takový, že se provedou inverzní výpočty na dostupných datech a zjistí se, zda jsou výsledky věrohodné, a stále je tento přístup jediný skutečně „neprůstřelný“.
Nicméně je to trochu forma „pokus omyl,“ a nedává představu toho, kolik měření by bylo třeba provést (a za jakých podmínek), aby algoritmy dokonvergovaly k nejlepším výsledkům.

Literatura (Kaasalainen, Torpa, Ďurech…) většinou hovoří o dostatečném nebo nedostatečném počtu měření nebo krátkém časovém oblouku. Případně mluví o nedostatečném pokrytí geometrií – což lze třeba vidět na první pohled – ale hovoří o něm v tomto kvalitativním smyslu, a zavedení parametru Psi, jehož hodnota lze určit a srovnávat je tedy něco nového.

Proč je tento parametr lepší než jiné přístupy?
Složitá otázka, věnuji jí dost pozornosti v textu práce.
Čas není vhodný přístup (nějaké delta T), protože můžou existovat – a velmi často existují! – různé rezonance, kdy planetku vidíme vždy z nějakého diskrétního počtu poloh, nebo malého rozsahu poloh.

Čas je obzvlášť problematický, díky tomu, že pokud je perioda známá jenom přibližně, tak dlouhý časový oblouk může být spíš na škodu než k prospěchu (protože nevíme zda uplynulo N nebo N+1 nebo N-1 period).

Počet měření / změřených snímků / pozorovacích nocí je špatný přístup z téhož důvodu.

Parametr musí zohledňovat geometrický aspekt, protože různorodost geometrií zajistí programu různorodost vstupů — a tedy nefituje tu samou křivku, ale trochu odlišné křivky, a problém je tedy omezenější a má méně stupňů volnosti.

Samozřejmě, že celou situaci popíše jenom celý výčet všech nezávislých parametrů, ale velmi často je vhodné zavést jeden zastřešující.

Psi se ukázalo jako velmi rozumný kompromis: 1. zohledňuje geometrii, 2. zohledňuje počet měření (a tím tedy de facto i časový oblouk).
Není to všespásné, samozřejmě, obzvlášť nad Psi > 0,9 je geometrie již pokryta dostatečně a sejde už spíše na počtu bodů, než na dalším pokrytí.

Takže ano, tato práce je první, co takovouto veličinu zavádí, což ale vůbec neznamená, že do teď nebyla potřeba — nyní je možno řešit trochu jiné problémy – plánování a podobně. Bylo by velmi prospěšné, kdyby se tento přístup ujal.

Zdraví,
Marco Souza de Joode

Odpověď na otázku:

Radek Novotný
Rameno pro hendikepované řidiče a spolujezdce
VOŠ a SPŠ Žďár n. Sázavou
Otázky poroty:
Mohou se při použití ramena otevírat zadní dveře? Může auto vybavené tímto ramenem jezdit v běžném silničním provozu (homologace)?

Dobrý den,
co se týče zadních dveří automobilu tak ty lze otevírat, ačkoliv je nelze otevírat v plném rozsahu, protože rameno zasahuje do dveří pouze částečně a je připojeno v úrovni středního sloupku automobilu a mezi ramenem a dveřmi je volný prostor, který umožní částečné otevírání zadních dveří.

Druhá část otázky je však poněkud komplikovanější. Abych byl upřímný tak k fungování v provozu má projekt ještě dlouhou cestu. Než bude možné ho začít používat je nutné zajistit mnoho testů, jak zmiňujete „homologaci“ a v neposlední řadě tzv. crash test, který by ukázal jak se bude rameno chovat při autonehodě, aby nedošlo ke zranění pasažérů automobilu. A mnoho dalšího tak, aby splňoval bezpečnostní kritéria Evropské unie (které jsou dle mého názoru nejpřísnější, takže pokud by byly splněny, mohlo by se zařízení provozovat takřka po celém světě). K tomu by však bylo zapotřebí kapitálu, díky kterému by se mohlo vytvořit několik prototypů a provést testy. Také by díky tomu mohlo být rameno upraveno do co nejlepšího a nejvýhodnějšího tvaru.
Nyní však pracuji na zlepšení celého systému který by oba problémy vyřešil. Snažím se konstrukci upravit takovým způsobem, aby ji bylo možné pro přepravu, za pomoci kloubů, složit na střechu automobilu, tak aby nepřečnívala přes automobil a zároveň byla co nejjednodušší co se týče obsluhy. V případě že by se mi toto podařilo, zmizel by problém s otvíráním dveří, i problém s homologací a provozem na pozemních komunikacích.
Zajisté zde vyvstává otázka proč jsem toto řešení nepoužil již teď. Je to z toho důvodu, že jsem chtěl prvotně vytvořit prototyp a ten dále zdokonalovat. Dalším z důvodů je, že mne toto řešení napadlo, až při konečné fázi mého projektu, tak jak ho nyní můžete vidět. Také je toto řešení velmi konstrukčně náročné a moje konstruktérské zkušenosti nejsou příliš velké. Také z tohoto důvodu mám v plánu se celému řešení věnovat i v rámci studia na vysoké škole.

Vážená poroto,

>Jaké další modely se používají při studiu >srážek atomových jader a jaké
>výhody a nevýhody vůči nim má Glauberův model?

V případě modelování vysokoenergetických srážek těžkých iontů se používá skoro vždy Glauberův model. Existuje ale spousta modifikací. Například lze modelovat trajektorie křivkami, což je vhodné pro popis srážek o nižších energiích, kde nelze zanedbat Coulombovu sílu. Také lze použít jiná rozdělení pro výpočet multiplicity, ačkoliv Poissonovo rozdělení je nejčastější. Určitě existují i jiné modely pro zisk jiných veličin, ale pro projekty jako je STAR a ALICE je Glauberův model standard.

>K jakým konkrétním experimentálním předpovědím >mohou vést výsledky
>výpočtů založených na vašich modelech?

To hlavní jsem zmiňoval už v práci, jedná se tedy o určení tříd centrality a neměřitelných veličin, jako je srážkový parametr. Ve videu jsem zmiňoval, že při centrálních srážkách vzniká kvark-gluonové plasma a že jeho vznik je hlavní motivace těchto experimentů. Existence tohoto plasmatu se ostatně ověřila mimo jiné díky Glauberově modelování. Podle teorie se předpokládá, že vznik kvark-gluonového plasmatu bude doprovázen zvýšenou produkcí podivných částic (jako jsou kaony). Přiřazením tříd centrality ke srážkám na urychlovačích se opravdu ukázal nárůst produkce podivných srážek pro centrální srážky – tedy u těch, kde se opravdu kvark-gluonové plasma očekává.

Barbora Baštářová
Vliv morfologie, druhu materiálu a aktivace povrchu na smáčivost
Gymnázium Blovice
Otoázky poroty:
Vy jste prováděla měření na křemíku. Lze tuto metodu použít i na textilní materiály?
Na str. 47 a 57 jsou uveden chyby ovlivňující měřená. Jak se pozná, že výsledek je těmito chybami ovlivněn?

Vážená poroto,

Vy jste prováděla měření na křemíku. Lze tuto metodu použít i na textilní materiály?
Zjištění morfologie textilních materiálů se může provádět pomocí AFM (mikroskop atomárních sil), protože mikroskop je založen na interakci mezi atomy vzorku a hrotu, i když se jedná o nevodivý materiál.

Zjištění smáčivost u textilní materiálů se provádí z důvodu zjištění prodyšnosti nebo naopak odolnosti vůči kapalinám.

Na str. 47 a 57 jsou uvedeny chyby ovlivňující měření. Jak se pozná, že výsledek je těmito chybami ovlivněn?
Chyby uvedené na str. 46 se většinou projevují sešikmeností povrchu, což způsobuje roztažnost lepidla, pomocí kterého je vzorek někde přichyn více než na jiných místech vzorku. Pouhým pohledem se tato chyba nedá odhalit, protože se jedná o minimální odchylku. Pokud ale tento povrch přeskenujeme, tato odchylka se projeví. V rámci práce jsem zvolila skeny, které jsou upraveny pomocí programu IOPRO, ve kterém bylo prováděno skenování. Při prvotním zkoumání skenu se může zdát, že povrch je velmi výškově členitý, ale po úpravě se výškové rozdíly sjednotí. Pokud se jedná o nesterilizaci prostředí, to má za následek výskyt nečistot na povrchu zkoumaného vzorku. Tato chyba se projeví u výpočtu průměrné drsnosti povrchu, která může být touto nečistotou ovlivněn (pokud se jich na povrchu nachází velké množství). Tyto nečistoty jsou zachyceny v mé
práci na Obrázku 32, kdy výsledná drsnost není ovlivněna.

Chyby uvedené na str. 57 ovlivnily naměřené kontaktní úhly. Jak již bylo v práci zmíněno, nepracovalo se ve sterilním prostředí. Vzorky používané pro měření kontaktních úhlů se používal jeden vzorek, který byl přenášen z místa A (Drop Shape Analyzer) na místo B (aktivace pomocí plazmatu). Během tohoto přenosu mohly na vzorku ulpět zvířené nečistoty v laboratoři. Do práce jsem umístila neupravené naměřené hodnoty (např. Obrázek 40.), které ukazují skutečné naměřené hodnoty, které byly použity pro výpočet průměrného kontaktního úhlu.

Děkuji za dotazy

S pozdravem

Barbora Baštářová

Problém stanovení chladicího faktoru se mi nezdá jednoduchou záležitostí, protože je obtížné stanovit velikost čerpaného výkonu. Pro stanovení čerpaného výkonu by bylo třeba nějak určit prostup tepla přes tepelnou izolaci boxu. Vzhledem k tomu, že tvar boxu není jednoduchý, zdálo se mi prakticky nemožné se tímto zabývat. S jistotou lze pouze říci, že příkon boxu byl 12V * 5A = 60W. Předpokládám, že by bylo možné určit čerpaný výkon například tak, že by se prostor chladničky zaplnil vodou o známém objemu a po zapnutí by se zjistil čas, za který bylo dosaženo minimální teploty, pak by se ze známe měrné tepelné kapacity vody zjistil vyčerpaný výkon P = (c*V*h*(T0-Tmin))/t, kde c je měrná tepelná kapacita, V je objem vody, h je hustota vody, T0-Tmin je rozdíl teplot, t je čas pro dosažený pokles. Výsledek by byl stále velice přibližný, protože čerpaný výkon Peltierova článku závisí na rozdílu teplot a otázkou také je hustota vody, která není konstantní a například v okolí 4°C vykazuje nelineární závislost (anomálie vody). Nicméně jsem se tímto parametrem nezabýval, soustředil jsem se pouze na dosaženou minimální teplotu a její stabilitu, což není jen problém regulace teploty, ale i zajištění vhodné cirkulace vzduchu přes Peltierův článek, aby nedošlo k jeho zmrazení.

Práce je založena na parametru psí, který v práci definujete. To je váš „Objev“ nebo tato definice pochází od někoho jiného? Proč je tento parametr pro vaše potřeby lepší než jiné možné přístupy?

— pokračování —

Vím, že toto je poměrně netradiční přístup řešení problémů pro středoškolskou odbornou činnost. Kdyby v současné době existovala nějaká konvence pro parametrizaci tohoto problému, žádná nová veličina by zaváděna nebyla. Nicméně z mojí práce je vidět, že takováto veličina je užitečná.

Vůbec bych se nebránil tomu, kdyby se v oboru začala používat nějaká podobná veličina s trochu jinou definicí – například nějakým statistickým způsobem, nebo jiným. Věřím, že je spousta způsobů, jak k úloze přistoupit.

Možná používat statistický přístup je možná zbytečné „dělo na vrabce,“ protože vidíte, že úloha je omezena na nějakou diskrétní množinu bodů – tedy, nějakou elipsu, reps. kružnici.

Nicméně věřím, že touto prací alespoň trochu přispívám oboru inverzních metod v astronomii, i když chápu, že to není žádný velký skok 🙂 Ale moje práce obsahuje nějaké nové výsledky – například ta část, kde zobrazuji závislost rozložení nejistot na histogramu na Psí.

Na nějaké techničtější otázky zodpovídám na SOČ fóru Prahy – fyzika, a pochopitelně v textu práce.
Celkově diskuze na fóru Prahy byla velmi zajímavá a velmi doporučuji se na na ní podívat.

Inverzní metoda jako taková je etablovaná a přináší nesmírně zajímavé výsledky, je podporou vesmírných misí a podobně.

Pro nezasvěcené čtenáře fóra, celý text práce lze najít na https://drive.google.com/file/d/19u_gdSbWV1y13JNXuElkUtGFc_e_X-yd/view?usp=sharing

A video prezentaci na
href=“https://www.youtube.com/watch?v=i9UBb_qTy_s“ target=“_blank“>https://www.youtube.com/watch?v=i9UBb_qTy_s.

Michal Průšek
Laser
Gymnázium Bohumila Hrabala v Nymburce
Otázky poroty:
Na obr. 7 je experiment s dopadem světla laseru na CD. Opravdu myslíte, že jste měřil difrakci světla a že pro váš experiment platí rovnice 10.1? Co by tam byl úhel alfa?

Při aplikaci na difrakční mřížce by měl být úhel alfa, úhel, který svírá průvodič maxima n-tého řádu s podélnou osou vlny, kdyby se šířila po průchodu v mřížkou v přímém směru. Pro tuto aparaturu by tudíž mělo analogicky platit, že úhel alfa je úhel, který svírá průvodič maxima n-tého řádu s paprskem, který by se od CD odrazil dle zákona odrazu (za tento papsek jsem považoval ten, který na stinítku vyobrazí nejjasnější tečku tzn. maximum nultého řádu). Je pravděpodobné, že použití nesprávné rovnice a považování „nejjasnější tečky“ za maximum nultého řádu zapříčinilo zmiňované chyby v měření. Je možné, že to tímto způsobem nastavení aparatury ani změřit vlnová délka nejde. První způsob měření jsem tudíž vyhodnotil jako nesprávný, proto jsem se také rozhodl aparaturu upravit. Způsob nastavení druhé a třetí aparatury (tzn. paprsek dopadá kolmo na rovinu CD) považuji za správný.

Odesílal jsem ještě jednu poměrně obsáhlou odpověď, která se mi nezobrazuje…

Nicméně teď už není čas ji celou popisovat, ale věřím že esence je obsažena už v mé první zprávě.

Vážená poroto,

domnívám se, že „zašpičatění“ trajektorií ve fázovém prostoru nemá fyzikální význam žádný, trajektorie by měly být vskutku eliptické.

Dle mého úsudku by se mohlo jednat o chybu v numerickém řešení dané úlohy, kde mohl být zvolen příliš velký časový krok. Soudím tak podle toho, že krajní body jsou body s největší velikostí zrychlení, a proto jsou na tuto chybu náchylné.

Tuto hypotézu ovšem nerušuje fakt, že jsem řešení před několika minutami zkusil znovu vypočítat, tentokrát však s 10x menším časovým krokem a „zašpičatění“ přetrvala. Nevylučuji, že by se mohlo jednat o chybu v numerickém řešení, ovšem kvůli poměrně jednoduché nátuře numerického výpočtu navrhuji jinou hypotézu.

„Zašpičatění“ je dle této hypotézy způsobeno nevhodnou volbou škálování os, díky kterému jsou malé numerické chyby ve vykreslení diagramů vizuálně zveličeny – diagramy jsou příliš horizontálně roztáhle, kdybychom upravili škálu, dosáhli bychom otupení špiček.

Hypotéze nahrává vizuální představa, kdy po otupení špičky doopravdy získáme eliptickou trajektorii.

Řešení pokládám ovšem stáhle za přínosné, chtěl jsem na něm především ukázat periodičnost řešení reprezentovanou uzavřeností fázových diagramů.

Děkuji za otázky,
Jaroslav Scheinpflug

Vážená poroto,

bohužel vertikální rozptylové magnetické pole je zatím stále záhadou. Navíc není jediné, které během výboje vzniká. Při výboji se totiž formuje i horizontální rozptylové magnetické pole, které by mělo vznikat od cívek pro generaci toroidálního magnetického pole a o kterém jsme se domnívali, že způsobuje pohyb plazmatu směrem k horní stěně komory tokamaku. Nicméně při experimentu, kdy se změnila orientace elektrického i magnetického pole, tedy proud ve vinutí cívek, které tato pole generují, měl opačný směr a rozptylová magnetická pole, která ovlivňují polohu plazmatu, by měla také působit v opačném směru, se nic takového neprokázalo a plazma se v obou dvou případech pohybovalo stejně (směrem k horní a k vnitřní stěně komory tokamaku). Musí zde být tedy něco dalšího, co tato pole generuje, ale zatím není jasné co.

2.otázka:
Tady šlo zejména o dostupnost materiálu. Předtím nebyla cívka s vyšší indukčností k dispozici a musela se proto použít ta s L = 42 mikrohenry.
Vzhledem k délce výboje na tokamaku GOLEM (okolo 12 ms) a k faktu, že se proud do stabilizace nepouští hned od začátku, ale zhruba 3 – 4 ms od začátku výboje, tak by bylo cívku o indukci 10 milihenry zbytečné použít, neboť by ní proud protékal zhruba 35 ms. Pokud by se však do budoucna podařilo prodloužit délku výboje, lze o cívce s vyšší indukčností uvažovat.

Jan Šebor
Optický jev schlieren a jeho využití v experimentech
PORG – Libeň-Praha
Otázky poroty:
Jakým způsobem lze předvedené experimenty vyhodnotit kvantitativně?
Jaká byla časová stabilita hustoty a teploty plynů?

Odpověď:

Dobrý den,
děkuji porotě za otázky. Začnu s otázkou číslo 2. Co se týče časové stability teploty, ta byla dostatečně dlouhá a neměnná, hoření, led, fén i tření rukou jsou jevy, které v čase trvají a nemění se jejich průběh, pokud nevypneme fén, nepřestaneme třít ruce nebo led neroztaje či oheň nezhasne. U hustoty je situace podobná, pokud budeme dodávat dostatečné množství plynu, můžeme nadále pozorovat jev schlieren. Pokud bych přestal dodávat plyn o jiné teplotě/hustotě, ten by se postupně smísil s okolním vzduchem, až by se teplota/hustota v celém prostoru experimentu vyrovnala a jev schlieren by přestal. Na mých experimentech můžeme pozorovat potřebnou dobu k smísení na vzdálenosti mezi zdrojem plynu a místem, kde jev schlieren už nevidíme. Vzdálenost je také ovlivněna rychlostí, jakou plyn vstupuje na scénu.

Odpověď na otázku číslo 1: U aerodynamiky jev schlieren slouží ke zviditelnění proudění, které může být pak kvantitativně vyhodnocováno. U pokusu s plyny je velikost lomu světla vázaná na rozdíl hustot plynů (relativní index lomu). Pokud bych použil metody digitálního zpracování obrazu, mohl bych si v nasnímaných videích nalézt šedotónové přechody jevu schlieren a vyhodnocovat jejich šířku, rychlost přechodu a usuzovat podle toho, který plyn je více hustší nebo řidší vzhledem ke vzduchu. V případě plynů o různých teplotách nám jev schlieren umožní například vyhodnocovat jak se šíří teplo kolem objektů.

V praxi se obvykle neměří přímo napětí, ale posuny, ze kterých se napětí, se znalostí závislosti napětí na deformaci (která v našem případě předpokládáme, že je lineární), dopočítá. Pro měření posunů existují přístroje založené většinou na elektrickém, nebo optickém principu. V prvním případě se na povrch zkoumaného tělesa nalepí tenká „nálepka“ s vodivým materiálem, jehož odpor se s měnícími posuny na povrchu mění (anglicky se tento přístroj nazývá strain gauge). To poté ovlivní proud protékající zařízením, který se dá změřit. Druhou metodou je podobná „nálepka“, avšak tentokrát obsahující optická mikrovlákna, kterými jsou periodicky posílány optické signály. Když dojde k natažení nebo stlačení vlákna, dojde ke změně vlnové délky signálu, která jde opět změřit.

Konkrétně k mým příkladům. V deformované tyči je využití přímočaré, tuto „nálepku“ stačí připevnit na nějakou část tyče, která je vetknutá do stěny (nebo něčeho obdobného) a poté ve středu tyče vyvolat chtěnou sílu (což bych v praxi udělal nejspíš tak, že bych použil dvě stejné poloviční tyče a doprostřed připojil nějakou „páku“, na kterou by se dalo působit patřičnou silou.) Poté můžeme porovnávat, zda-li změřené hodnoty posunů odpovídají našemu aproximativnímu řešení na měřené části tyče.

V druhém příkladu připevníme podobné nálepky na plochu stěny a budeme měřit posuny tam. Opět tedy můžeme porovnávat posuny vypočtené naší aproximací a ty změřené. Posuny by se daly měřit také na okraji, kde je stanovena statická okrajová podmínka, tedy v našem případě nejjednodušeji na horním „boku“ stěny. Zde by provedení bylo poněkud komplikovanější, museli bychom do levého horního rohu připevnit např. nějakou tyč, na které bychom vyvolali patřičný posun (který by šel změřit podobně jako v prvním příkladu a případně bychom s ním mohli silou manipulovat). Vetknout stěnu do podložky by nemusel být velký problém a zatížení na pravé straně bychom mohli vyvolat nějakým např. hydraulickým přístrojem. Samozřejmě by bylo vhodné parametry ze zadání upravit vzhledem k experimentu, protože držet se jich přesně by mohlo být komplikované, ale to už je jen technický detail.

V mé práci je uvažována pouze lineární elasto-statika. Je tedy žádoucí, nevyvolávat na systémech v experimentu moc veliké posuny ani síly, abychom zaručili, že závislost napětí na deformaci bude alespoň přibližně lineární.

Děkuji za dotaz a porotu zdravím.
Jakub Koňárek

Vážená poroto,

přístroje sami o sobě jsou velmi přesné, ale je jasné, že jejich měření je ovlivněno chybami. V rámci elimanace chyb je například prováděno více měření na jedné napěťové úrovni a poté se z měření vypočítá průměr. Kromě toho také programy čekají na ustálení napětí na vývodech zdrojů napětí. U programu I-V charakteristiky, kdy nás zajímá především průrazné napětí, nemají chyby měření takový vliv, protože při hodnotě průrazného napětí vstoupne proud o značnou hodnotu. U výsledků programů z interstripové rezistivity bývá naměřená hodnota vysoko nad limitem, takže zde chyby měřících přístrojů nehrají takovou roli. U programů C-V charakteristiky a intrestripové kapacity je situace složitější, protože je nutné správně zkalibrovat celou měřící aparaturu. Špatné zkalibrování aparatury může samotné měření ovlivnit nejvíce. Chyby přístrojů zde nehrají takovou roli, protože limit stanovený kolaborací drtivá většina nově vyrobených senzorů splňuje s dostatečnou rezervou.

Václav Pavlíček

Ddobrý den,
děkuji za Vaše dotazy, zde jsou mé odpovědi:
1.Nedefinoval jste veličinu šum. Můžete to udělat a popsat, v čem je podstata měření?
Šum je veličina, která nám zkresluje naměřené hodnoty v detektorech. Tento šum se skládá z několika složek:
tepelný: tepelná fluktuace elektronů, v detektoru je vždy přítomná a velikost tepelného šumu je přímo úměrná na teplotě
Shot noise: objemový šum generovaný zpětným proudem
Fluktuace: fluktuace povrchového proudu
Johnsonův šum: vzniká na sériovém odporu nevyprázdněné zóny nebo na kontaktech
Během měření jsem se snažil potlačit především teplotní faktor, který ovlivňuje velikost šumu, a vyprázdnění detektoru od volných elektronů prostřednictvím přiloženého napětí. Tím jsem simuloval podmínky, které budou dodržený při finálním testování detektorů. Poté už jsem pracoval na zefektivnění testovacího postupu.

2.Podle tabulky 2 je relativní rozdíl hodnot šumu při teplotním rozdílu 40°C v řádu jednotek procent, což může být nejistota měření. Zhodnoťte tuto informaci z hlediska významu chlazení.
Při tomto měření jsem chtěl zjistit jaký vliv má teplota na detektor s přiloženým vysokým napětím v porovnání s detektorem bez přiloženého napětí. Detektor s přiloženým napětím vykazoval klesající trend míry elektrického šumu, a naopak detektor bez přiloženého napětí vykazoval téměř dvojnásobnou míru šumu, která jehož hodnoty vykazovaly spíšenahodilé hodntoy.
Je pravda, že relativní rozdíl hodnot šumu při teplotním rozdílu 40°C je v řádu jednotek procent. Ovšem při mém měření jsem chtěl zjistit především trend, kterým se míra šumu vyvíjí. Předpokládám, že se vývoj míry šumu bude vyvijet obdobně jako při mém měření. Po instalaci těchto detektorů do experimentu ATLAS budou tyto detektory schlazeny až na teplotu 4,5 K. Při takto velkém teplotním rozdílu již budou hodnoty šumu mnohem menší než při mém měření.

Odpovědi na otázky
1. Touto rychlostí rozpadu by za 30 minut měření byla aktivita na nule. Dopustil jsem se základní chyby v jednotkách. Exponent je v minutách a ne sekundách. Po novém přepočtu vychází poločas na 60 minut což odpovídá mnohem více.
2. Efektivitu filtru jsem ověřoval pouze experimentálně a to mezi jednotlivými filtry s různým počtem vrstev. Omezující faktor byl dobrý průtok vzduchu generátorem. Zkoušel jsem přidávat vrstvy papírového kapesníku a pak spouštěl měření. Během filtrace se 3 vrstvami se generátor vzduchu značně namáhal a filtraci jsem přerušil. Proto jsem se pro moje další měření používal 2 vrstvy kapesníku.
Numerické hodnoty bychom museli měřit experimentálně pomocí porovnávání definovaného otevřeného zářiče ve stejné vzdálenosti. Změřili bychom zářič, pak profiltrovali vzduch a ze stejné vzdálenosti bychom změřili filtr. Ve měření bychom museli také počítat s detektorem samotným, který nezachytí 100%
3.Odhad druhu horniny jsem dělal zpětně až po vytvoření grafických map. Při měření ve městě se k vysvětlení zdroje radiace nejlépe hodí právě žulové chodníky, které mají zvýšené hodnoty, nezávisle na místě.
Měření v pískovcových skalách a jeho nízké hodnoty na velmi krátkém kousku trasy potvrdilo, že pískovec neobsahuje vysoký počet radionuklidů.
Během měření v terénu nebo po následném zpracování dat, můžeme pomocí takovýchto důkazů dělat velmi hrubé odhady podloží. Díky databázi safecast pro ČR a podrobným geologickým mapám bychom mohli vypočítat korelace radiačního pozadí a daného podloží.