CONFERIN A NA IONAL DE INSTRUMENTA IE VIRTUAL – CNIV … 2004/pdf/04-09 E Pausan.pdf · Figura 4....

Post on 01-Sep-2019

2 views 0 download

Transcript of CONFERIN A NA IONAL DE INSTRUMENTA IE VIRTUAL – CNIV … 2004/pdf/04-09 E Pausan.pdf · Figura 4....

CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL� – CNIV 2004 236

Componente noi pentru trusa de fizic� Emilia P�u�an, Liceul Teoretic “Tudor Vladimirescu”, Bucure�ti (emilia_pausan@hotmail.com)

Abstract—Pornind de la faptul c� manualele de fizic� nu pot oferi decât imagini statice, lipsite de interactivitate, iar pentru unele lucr�ri de laborator pot fi propuse �i solu�ii avansate, atât pentru achizi�ia cât �i pentru prelucrarea datelor experimentale, consider optim� integrarea într-o trus� de fizic� extins� a unor aplica�ii interactive de simulare, a softurilor pentru prelucr�ri de date, precum �i a sistemelor �i softurilor pentru achizi�ia computerizat� a datelor experimentale. A�a cum poate fi remarcat, spunând trus� de fizic� nu o identific numai cu trusa clasic� de laborator, ci propun includerea tuturor componentelor ce permit o investigare modern� asupra comport�rii sistemelor fizice. Sunt prezentate în cadrul lucr�rii avantaje ale utiliz�rii acestor noi componente, pentru fiecare existând exemplific�ri. Utilizarea mediului de programare LabView în lec�iile de fizic� ne-a oferit nou�, profesori �i elevi, posibilitatea de a utiliza instrumenta�ia virtual�, aceasta reprezentând una dintre solu�iile moderne din laboratoarele de cercetare.

Cuvinte cheie—LabView, soft educa�ional, simulare, monitorizare computerizat�, NI-DAQ 6013.

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

1 INTRODUCERE

��������� ���� ���� �������� � ��� � ��� ��� � ����� ��

����������������������� ������� ������������������������������� � ��������� � ��� ����� ����� ����������� ��� ��������������������� ��� �������� ����������� ��� �������������������������������������������������������������� ������������� ������������ ������ �������������� ��������������� ����� ����� ������������� ��� ��� ������� ������ ���������������� �������� ��������� � ��������� !���"��� ������� ������������� ��������� ��������� ���� ��� � ��������� ��� ����������������������#�������� ��� ����� ��"�� ���������� ������� ��������� ������������ �����!������������������ �������� ������������� ����������������� ��������� �������� � �������� � ������ ������������������ ����������������������� ������������������������������ $���� �� ����� ����� � ��� %������� &������� �������� ����� ������� ����� �� ��� ������� ��������������������� � ����������������������������������������������� ��������'� ����������� ��� ����������� ������������������������������������������������������� ����(�������������)�������������������������������������������������� ���� ���������� ������������ ����� ������� ����������� �������� ��� ��� !�� ������ %����������� ����� ������������������������ ����� ���� �������� � ������� ���������������� ������ ������� ����� ������� ������ ������������������ ����������� ������� ��������� ������������ ��� ����������������������������������������������������������������������!��������������������������������������������������������� �������� ������� �� � ��� ��� ������� ���� �������������������������� ��������������������'������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������ ����������������������������������������������������������������� ����������� ����������� ������ ��� ������ ������������ ��������� !� � ������� ������������ �������� ����*%"��������������������� ��������������������

������ ��� ������ ������ ������� !�� ������� ����� ��� ��������������

2 EXTINDEREA TRUSEI DE FIZICA FOLOSIND PROGRAMUL LABVIEW

+����������� ��� ��������� ,��-��.�� ������ ��� %�������&������� ��������� ���/�%$� 0������� ��� ��������� ���������� ���������� ������� ��������� �������� ���� ����� !��������������� ������������"���������������!����������������� ����� $���� �� ��� ��������� ��� ��������� ��� ������� ����������� ���� ��� ��� ��������� ���������� !�� ����� ��� ������ ����� ����������������������������� ��& "�(1�2345����-��������������!���������������������� ����������������� ����������������������!���������������� ������ �������������������������������������������������������������������������������� ���� ���� ��� ��� �������� ������� ��� �������������� ������� ���� ������� ��� ����� �� *���������������������� �������� ��� ��� ������������ ������)���� ������ ������������ ������������� ��� � ������� ������ ����� ������������ ��� ������� ��� ���������� �� �������� ����������������������������������������������������2.1 Simulare cu LabView ��������� ����6�������� ��� ������ ��� �������� ������������������������������������������������� ������������������������� ���� ������� ������ �������� �������� ����� �������� �������� ������� �� #�������� ��� �������� ������� � ��� ������)���������'���������������������������������������������������������!������������������������������$����� ������ ������������ !�� ����� ������ ����� ���� ������ ����������������������������������"������ ������������������������������������������� ���� ���#�������������!�� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������ �������������������������������������� ��������������� ��������� -�� ������ ��� ��������� !����� ���� ���� ��� � ������� ���� ���������!��������������������������7��

E. P�U�AN: COMPONENTE NOI PENTRU TRUSA DE FIZIC� 237

������������������������������������������������������������������������������!����������������(����������� ��� ����� ��"��� ��������� ������ ���������,��-��.� ������� ��� ������� ��� ������� ������������� �������������� ����� !�� �������� ������� ������������� ������� �������rimi ���������������������������������������������7���������4�������������� ��������������������������������������� � ��� ������ ������������� �������������� ��� �������� ��������������

Figura 1.Secven�e din panoul frontal al aplica�iei “Determinarea coeficientului de frecare la alunecare “

���������� ������������� ��������� ������� ��� ���������������������� ��������� ��� �������� ���������� ������������������� ��� ���������'� ����������� ��� ����� ��� ����������������� ����� �� ���������� (��������� ��������������������������������������������� "�������������������.��������������������'����������������������������������������������������������� �������� ��� ��� ������������ ��� ������� ���������������������������������������������������������8���������������� ������ ������ ��� ��� ������� �������� ����������������������������������������������������������������������������������9����#�������� ������������� ������ ����� ���� ������� �������������������������������������������)���������������

Figura 2. Aplica�ia “Planul înclinat “

*���������������������������������� �!���������:�������������������������������������������������������������������������������� ���������� !�� ����� ������ ������ ��� �������!����������������� ���������������������������������*���� ����������� ����������� ���� ��� ��� ������ ������� ��������� ������� ��� ������������� ������ elevul fiind confrutat cu !����� ��� ��� �����'� ;��� ��� !�� ������ �������� ������� ������� ������<=��;�������������������!������������������������������������������������������������ �������������������<=��=!�������������������� ���������������������� ���� ��� ����������<=�� ;��� ��� ������� ��� ���� ����������������� �������������������<=���������(���������������������������������������������������������� ������������ ��� ����� ����� � ��������� !�� ������������� ��� ��������� ���� ������ ���������� ����� ������������ ���� ������� �������� � ������� � ������������� ������ ���������� ��������������������� ������ ����������� ��������������������� �� ������� ��� ������� !������������ ���������������������� ����������� ����� �������� ������������������� �������� ���������� ������������ 7�� ������� 5�������������� �������������������� ����������� ��������������� ������ � ���������� ������������ ������ ����� �������������� �������� ������� ������������� �������������>��������� � ������ ��� ����������� !������� ��� �������������������������� !�� ��������� ������� �� ����� ������ �������� ��� ������� ��� ������� ����� ��� ����������� �� ������������������ �������� ����������� ��� ������ ������ �������� �������������������������������������������������

Figura 3. Secven�� a aplica�iei “Determinarea convergen�ei unei lentile convergente“

*������������������� ����������������������������������������� ��� ����� ��� �������� � ������ � ��� ����� �� �������� !���������� ������� ���� ������ ����������� ���� ��������� ��������� � ������ ��� ��������� ����������� �����������,��-��.�� ������ ������ ��������� ����� ��������� ���� ����������� ������ � ������� ����� ��� ����� ��� ��� �� (�������������� � � �����)��� ��� ���������� ����� ���� ����� ��������������� ��� ���������� ���� ��������� ��� �������� ��� ���������������������������������������������������

238 CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL� – CNIV 2004

-������ ��������� ������� ����� ����� �� ����� ��������������� ����� ������������ ���������� ������� !���������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������� ����� ���� ����� � ������ ���� ���� ������� ����� ����������� *������ ����������� �������� ���� �������� !� ������� ������������'�!������������������������������������������� �������������������������������������(����������������������!�� ���������?����@������������������������������������ ������� ������������� ��������� �������� �� ����������� ���������� � ��������� � !�� ������� ?� �������� ����������� ���� ����� � ������ ������� ������������ ���������������������

Figura 4. Secven�� de prelucrare a datelor (aplica�ia “Determinarea constantei elastice a unui resort - metoda echilibrului”)

*���������������������� �������������������� �!�� �������@����� ����� ��� ����� ���� ������ ����� ���� ����������� ������������ !�� ����� ������� ���� ������������� �������������*������ ����������� ����� ������ ��� ����������� ���� ������ ����������������������������������������������������������������������������������

Figura 5. Secven�� din panoul frontal al aplica�iei “Determinarea constantei elastice a unui resort - metoda oscila�iei”

7�������������������������������������������������������������� ����� ������ ��� ���������� ����� ����� ���������������������������������� � �������������� �������������*������������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������������������������������������������������"��

������� ���� >����������� ��� ����� ��� ���� � ������������� ���� ��������������� ��������� ������ ������ !���"����������!��������� ��������� ������ ������!������������������������������������������������������������������������������ ��������� ��������������� ������� ��� ��������� ������������������������������������������� �������������������� ����� ������� ��� ������ � ���������� ���� �� #���������;���=��������������������� �������������� �������������������� ������������������������������������������������������������� ����� ����� ����� ����� ��� ������ � ������������������������������������ *���������������� �� ���� ���������� �� ��� ������ �� �������������������������� ����� �������� �� ��������������� '����������� ��������� ���� �������� � ����� �������� ������������� ������� ��� ����������� ������������� ���� ���� ���������������� ����� ������ ��������� !�� �������� ��� ������������������������ � (������� ���������� !���������� ������������������������������������������ ����� �������� �������������� ������������������������������������������������*������������������������� ��������� ����������� � ������������� !������ �� !�� ����� ���� ������ ���������� ������ ������������ ���������������������������������������������������� A��������� ������������ ������� � ������������������������������������ �������������������������� ��� ������� ������� ��� �������� �������� !����� ���������� ����������������������������7���������2�������������� �������������������� � ������� �� ���������� ���������� ������������������� #�������� ��� �������� ��������� �������� � ������������� �!�������������������������������!�������������������������������������������������� ������ ����� ���������������� ������������

Figura 6. Secven�� din timpul rul�rii aplica�iei “Pendulul gravita�ional. Conservarea energiei mecanice”

#��������� ����� ���� ����� ����� �������� !���"��� ��������������������������������������������������������7����� ������� �������� ���������� �������� ������� ������������ ��� ������� ����� ������� ����������� ��6� ��� �������������� ������������&��!������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������� ��� ���� ��������� *������ ��� ��� ��� ����� ������� ������������ ���������� ��������� � !�� ������� B�� ;C���������

E. P�U�AN: COMPONENTE NOI PENTRU TRUSA DE FIZIC� 239

������=�� ����� !�� �������� ��������� ������������� ����� �������������� ������"�� ����������� ��� ������������� ��� ����� �������������� ������������������������(�������������������������� �������� ��� �������� ���������� �����������!������� ���� ����� ������������������ ����� ��� �������� ������������������ ���� ������������!������ ���

Figura 7.Aplica�ia “Oscilatorul liniar”

#������� �������� ��������� ��� ����� ��� ���� ��������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������� ������ � *���� ������������ ������� �������������� ��� ����������� �������������� ���� ��������'� ��������� ������������������������������������������������������0���������� �������������� ������ ���� �������������� ��������������������������(�������������������������������������������� � �������� �������� ���� ������ �������'�;%���������� ��������=� 8!�� ����� ���� ����������� ��������������� ������� ���������� ���� 9�� ;>���������� ����������=� 8�������� ������� ����������� ����� � �� ����������9�� ;,������=�8�������������� ���������������������������������������������� ����������� ����9�� ;*����������� ������=� 8��� ����� ���������� ���������� ������ �������� � ����������� ��� ������������� ���������� ������� ������������ ������� ���������������������� ������ ������� ���� ��������� !�� ����� ��� ��� ��������������9�� !�� ������� �������� ������ ����� ��� ���� �������������������8�������D9.��

Figura 8. Test pentru autoevaluare activat prin rularea aplica�iei “Oscilatorul liniar”

(�����)��� ������ ���� �������� ��� �������� ���� ������ ��������������������� ����������!����������������� ������������������������������ �����������!���"������������������7�� ������� E� ���� ���������� ��� ������ ��� ��� ��� �������������������� ���������������!�� ������������������������ ����� ������!���"���������������������������������������������������� ������������������������� �����������������������

Figura 9. Aplica�ia “Particule electrizate în câmp magnetic uniform”

C� ������ ������� ������������ ��������� ��� �������� ��� � �������������������������������������������������������8��zi ������������ ����������� !�� ��������� E�� 43�� 449�� 7�� ��������� ��������������������������������������������������������������!����������������������������������������!� ������������������������� ,��-��.� ������� �������� ��� ���� (����F� �����������5����

Figura 10. Aplica�ia “Studiul mi�c�rii circulare uniforme”

(������������������ �!������������������������ ������������������������� ����������� ����� ������ ������������������������� ��������������������������� ������� ���������� ������ ����������������������������������!��������������������� ������ >����������� ��� ������� �������� ����� ��������������� ��� ������� �������� ��� ������������ � ������������������ ����������� ��� ����� !�� ����� �� ��������� � �������������� ��������� �� #���� ����������� ��� �������� ����� ������� �� ����� � ��������� �� ��������� �������� ��������������������� ��/������������������������������� �!���� ����

240 CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL� – CNIV 2004

������������������ ��������������������� �������������������� �������� ��� � �������� � �������� !����� ���� ����� ��������������������!����������������������>��������� �������� ��� ��� ���������� �������� ����������������������������������������������� �������� ������������������������ ����������������� �������������������� ��������� ����� � �� ����������� ����� 8����� ������� 449��(���� ��� ��������������������� ������������������������������������������������������� ������� ���������������� ���������������������������������� ���

Figura 11. Aplica�ia “Pendulul conic”

7�� ���������������� �������� �������� ����������� ������� �������� ��������� ��������� ����������� ��� ��������� ��� ����� ���������������6��������������#����������������������������������������������������������������������������������������� ���� �������� ����� ���� ��� ��� �������� ��� ��� ���������� ������!����� �������� ��� ������)� � ���� ������ � ��� � ������������������� �������� ��������� 7�� ������� 4:� ���� ���������� ��������� ��� ���� ������ ������ �������� ������� ��������� �����������; ���������������������$�������������=����

Figura 12. Test pentru autoevaluare proiectat pentru unitatea de con�inut “Interac�iuni mecanice. Tipuri de for�e”

#�������� ��� ������)� �� ������� ���� ������ � ����� ����������������� ��� ����������� ���� ��� �������� �������� $���� ������� � �������� ������� � � ����� ������� ������� ���������������� � ����� ��� ������������� �� ���� �����

��������������� ������� ������ ������������ ��� �� ��������� !��������� ��� ���� ��������� � ���������� ������� �������������������� >�� ������ �������� �� ��� ����� ������� �� ��������������!��������������������������������������� ������������������������������ ���������������������������������������������������������������� ���� ���������� ���������� ��� ��� ������ ������� �����������6� ������������ ��� � ������� � �� � ������� ���� ������ ���� ����� ������������ ������ �������� ���� �������������� ����� �������� ������� ������������ ����������� /��� ��������������������������� ��������� ����!�� ������������������������ ��� ��������������� ���������� ������� ����� ���������������������������������������������������%����� ��������������� ���������������� ��� ���������� ��������������������������,��-��.������������������������������ ������� ������ ��� ��� ����� *���� ���������������� ������������������� ������ ��������������������������������������� ��� ����������!�� �������� ����� ������������������ ������������������!������ ������������ ����

2.2 Achizi�ie �i prelucrare computerizat� a datelor experimentale

�-�� ������� ������� !������� ����� ������� ������������������������ ��� ��� ���� !�� ��� � 8�������� ��� ����� ���� ���������������%�������������� #������%������9�� � ����������������� ������� ���� ����� ������������ *������ ����������������������������������������'�

���� � ��� ������ ��� ����� ��� ��� ��������� ������������������G��

�����������G�� ���� � ���������� �� � ��� ����� ��� ��� ��������������������� ������ !������ �����"��� ���������������������G��

����������������������������������� �����������G�� ���� �������������G� ������������

����z������� �������������� ����������� ������������� ��������� ��� ��������� � ���� ������ ������� !�� ���� ������� � ���� ���� ��� ������ ������ ���������� � ���������� !�� ���������������� !�������� 8��������� ����� �������� ��� ��������������������!������������������������9���

�Figura 13. Componente ale distozitivului experimental utilizat pentru studiul mi�c�rii rectilinii

E. P�U�AN: COMPONENTE NOI PENTRU TRUSA DE FIZIC� 241

����������������������������������������!�� ������!���"������ ��� ������������ ������ ������ ���� �������� !����������������� ��������� ��� ����� ��� ����� ������� ��������������������� ������� !�� ������� �������� ����� ����� ���������������������������������8�������4?9��#����������������������"��� �������� �������� ������� ��� ���� ������ ��� ��� �������������� ���!�� ������������������"����������!������������������������������������ �������������������������� ���������� � ��� ������ �������� ������� �� � ������� �������� ���������� � 8������ ����� cu �∆ )� ��� �����������������������������������������������������'��

���� � ∆= ��

0������������ ������� �H�� 8�9�� ����� ��� ������ � ��������������������� ���������� ������������"� apoi� ��� �����������������������������������������������

Figura 14. Soft pentru prelucrarea datelor ob�inute prin achizi�ie computerizat� (experimentul efectuat pentru studiul mi�c�rii rectilinii)

*������������������������������������������������������������� !�� ��������� �������� ���� ������ ��������� � *��������������� ����� ����� ��� ������� ���������� ;&���� =� ����������� � � ������ � !�� ����� ������������ ���� �������� �!����������� ��������� ������ �������� ������� ���'� �������������� ��������� ���� ������ ������� ����������� !�����������������������������������������������������������������������>������������������������������������!����� ������� ����!������� ��� ������ ����� ����������� �� ��� ��� ���������� & "�(1�2345�� �� ������������������������������������������ ��������������������������!�� ����������!���"�����������������������/���)������������������� ����������������������������������������������������������������������'��

���� ��� ������� �������������������

���������� ��� ���� �������������� �����������

��Figura 15. Experiment efectuat pentru studiul mi�c�rii oscilatorii�

>���� ������� ��������� ������� ����� ������� ��������� �� �������������������������������������������������������������������� ����� ������ ���������� !�� ����� �� ��������� ������ !������ �� ��� ��� ����������� ������ !����� � ���� �������������������������������!��������������������������������� �������� ������ ������� 8������� 429�� *���� ������������������ � �� �������� � ���������� ��������� ��� ����������������������������������������������������������"�������������������������������������������������

Figura 16. Softul de prelucrare a datelor ob�inute în experimentul efectuat pentru studiul mi�c�rii oscilatorii�

������������ ���������� ���� ��� ��������� ��� ���������,��-��.� 8���������� osciloscop, etc) permit proiectarea mai ������������������������������������������ �������������������� ���� � !� � ��� ������������ ������� ����� ��� ������� � ������ ��� ������ �� ������ ���������� �������������������������������������(�������!�������������������������������������!��������������������������������������& "�(1� 2345'� ������������� ����������� ���������� �� ������������� *���������� ������� ���������� ���� ��� ����'� ��� �� � ��������� �������� � ��� ������� �� ��� ����������������� !�� ������ ������� ����� ������ ������ � ������������������������������8���� ����049��%������ ������������

242 CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL� – CNIV 2004

������������� ��������� ��� ������� ���������� ������� �������������� �������� �������������!��������������������I�������������� ��������� ���������� ��� ��� ������� ����������� 4� ����������� ����������� ���������� �� ��������� �� �������� ������������� ����������� ���������� �������� ������� ���� ��������������������!����������

��Figura 17. Trasarea caracteristicii unui rezistor

*������������������������������������� ��� ��������������������� ������� ���������� �������� 8������� 4D9��-�������������� ������������������������������������������������0���������������� ���������������������������������������������������FJ�� ������ ������ � ������ �������������� ����������� 8���������� ������������ ��������� �� ��� ������� � � ���������������� � �������� �� ����� ��� �� ������ ��������� �����������������������9��(�������������������������������������������� ������ ������������� ������� ����������� ���������� ����������������� �� ����������� ��� ����������� �� ���� ������������� ����� � �� � ������� � �� ������ ������� ������ �������������& "�(1�2345����

Figura 18. Soft pentru achizi�ia datelor experimentale (utilizat pentru trasarea caracteristicii unui rezistor)

3. CONCLUZII (�� ����� !�� ������� ������� ���� ��� � ���������� �� ������������������������� �������� ������������������ ������������������������������������'�

4� � ������� �� ������ � ��������� ��� ���������������������������������� ���������������� ��������������������������������� ��������������'�

− ������������� ������� ��� ��������� ������������!����������������������������G���

− �������������� !���"��� ����� ������ �� �����������������������������������������������������������������G��

− ��������� ���� ������������ ��� ��� ��� ����������������!���"�����������������G��

:� ���� ��� �� ���� ������� �� ���� ���� �������� �������� ����� ������� �������� �������� ��� ��������������� ���������� ����������� � �� ����������������������� ����������� ������ ��� ����� � ��� ������� ��� ������� � ������ )�������� � ����� �������� '�

− �������������� ������� � ����� ��� ������������� ���������������G�

− ���������������������� �� ���G��− ��������� ������������������������� ����

������������������ ��������������G��5� ��������������� ����� ����������������������

������������ ������� ��������������� ����������������������������'�

− ������������ ��� ����� ���� �������� ��������������� ��� ������ ������� ������� ��� ������ !��������������;

− ������������ �������������������� ���������������������������

0���������� ��� ��� ������������ ����� � ������ � ������������� ����������� ��� ������ ��������� � ��� �������������������������� �������������������������������������������� � ��� ������ ��� ���������� & "�(1� 2345� ����������������� ��� ����������� ������ ��� %������� &������� ���������� /����������� ������ ���� �������� �������������������������� ����������������� ��"��� ��� �� ����'��������� ������������ ����� $�� #����� �������� ���������������� %�������� ������������� ,��-��.�� %���������������� #������ %�������� ������� ��� >������� ���� %���������������������������������������������� ��������"����������������������������������������������������������������������������������������������������������,��-��.��

BIBLIOGRAFIE [1] Marius Munteanu, Bogdan Logof�tu, Reimer Lincke, “Instrumenta�ie virtual�

LabView” ( Credis, Bucure�ti, 2001); [2] Marius Munteanu, Bogdan Logof�tu, Reimer Lincke, “Aplica�ii de instrumenta�ie

virtual� LabView” ( Credis, Bucure�ti, 2001); [3] Tom Savu, Gabriela Savu , “Informatic� – Tehnologii asistate de calculator”,

manual pentru clasa a-X-a, filiera tehnologic�/ profil tehnic (editura ALL Educational, Bucure�ti 2000);

[4] Mihaela Garabet, Anca Voicu, Emilia P�u�an, "Tehnologia Informa�iei �i a Comunica�iilor în �coala modern�" (Credis, septembrie 2003).