Inregistrarea oscilatiei unui pendul de coarde – Inregistrare cu Sensor-CASSY

Inregistrarea oscilatiei unui pendul de coarde – Inregistrare cu Sensor-CASSY – Experiment demonstrativ

Inregistrarea oscilatiei unui pendul de coarde – Inregistrare cu Sensor-CASSY reprezinta o modalitate captivanta si interactiva de a explora conceptele fundamentale ale oscilatiilor si functionarii pendulelor in cadrul educatiei stiintifice. Acest experiment ofera oportunitatea elevilor de a intelege si de a observa direct fenomenele oscilatorii, oferindu-le in acelasi timp o experienta practica in utilizarea tehnologiei de masurare si analiza a datelor.

Obiectivele experimentului

1. Inregistrarea oscilatiei pendulului

• Primul obiectiv al experimentului consta in inregistrarea miscarii pendulului sub forma unui grafic al distantei in functie de timp.
• Acest lucru implica utilizarea Sensorului-CASSY pentru a masura si inregistra pozitia pendulului in timpul oscilatiilor sale.
• Prin aceasta inregistrare, elevii pot observa si analiza comportamentul pendulului in timp real si pot identifica modelele de miscare care apar in timpul oscilatiilor.

2. Determinarea amplitudinii si perioadei de oscilatie

• Al doilea obiectiv al experimentului este sa permita elevilor sa determine caracteristicile oscilatiei pendulului, cum ar fi amplitudinea si perioada.
• Amplitudinea reprezinta distanta maxima intre pozitia de echilibru si pozitiile extreme ale oscilatiei, iar perioada indica timpul necesar pentru ca pendulul sa efectueze o oscilatie completa.
• Prin analizarea datelor inregistrate cu ajutorul Sensorului-CASSY si interpretarea graficelor rezultate, elevii pot calcula aceste caracteristici si pot intelege cum acestea influenteaza miscarea pendulului.

Pregatirea experimentului

Setup-ul experimentului este esential pentru asigurarea unei desfasurari corecte si precise a acestuia.

1. Pregatirea pendulului:

Pentru a pregati pendulul pentru experiment, este necesar sa urmati acesti pasi:

• Taierea unei lungimi de sfoara de aproximativ 2 metri dintr-o rola de fir de pescuit.
• Legarea unui bucluc la ambele capete ale sforii.
• Mutarea buclelor sforii de-a lungul barei de suport (300 44) si pozitionarea lor la aproximativ 20 de centimetri distanta una de cealalta.
• Suspendarea suportului pentru greutati in fantele de la partea de jos a sforii.

2. Pregatirea Sensorului-CASSY:

Pentru a pregati Sensorul-CASSY pentru experiment, urmati acesti pasi:

• Conectati modulul Sensor-CASSY la un port USB al unui computer.
• Porniti software-ul CASSY-Lab.
• Activarea INPUT A a modulului CASSY facand clic pe acesta cu butonul stang al mouse-ului in fereastra “Setari”.
• Configurarea urmatoarelor setari in fereastra “Setari de intrare a senzorului”:

• Interval de masurare: -1 m…..1 m
• Parametrii de masurare: Viziune ingusta
• Punctul zero: Centru
• Zero point →0←: Faceti clic cu butonul stang al mouse-ului pentru a stabili punctul zero ca fiind cel al pendulului in pozitia de repaus.
• Configurarea urmatoarelor setari in fereastra “Parametrii de masurare”: Timp pentru masurare: 10 s

• Dupa aceasta, inchideti toate ferestrele pentru a aplica setarile.

Desfasurarea experimentului

Procedura experimentului presupune pozitionarea Senzorului-CASSY la distanta optima fata de pendul, deflexarea acestuia pentru a incepe masuratorile, apoi inregistrarea si analiza datelor rezultate pentru determinarea amplitudinii si perioadei de oscilatie.

Pozitionarea Senzorului-CASSY:

• In primul rand, senzorul de miscare ultrasonore S trebuie pozitionat la aproximativ 40 de centimetri distanta fata de pendulul de sfoara. Acest lucru asigura o captura corespunzatoare a miscarii pendulului de catre senzor.

Alinierea senzorului:

• Senzorul trebuie aliniat la inaltimea bobului pendulului. Acest lucru este important pentru a asigura ca senzorul masoara miscarea pendulului in mod precis si ca datele inregistrate sunt relevante.

Deflexarea pendulului:

• Pentru a incepe experimentul, pendulul trebuie deflexat din pozitia sa de echilibru. Aceasta poate fi realizata prin deplasarea bobului pendulului la o pozitie laterala si eliberarea sa, permitandu-i sa oscileze liber.

Inceperea masuratorilor:

• In momentul in care pendulul este deflexat, se incep masurarile apasand tasta F9 de pe tastatura. Acest lucru declanseaza inregistrarea datelor de catre Sensor-CASSY si permite observarea oscilatiilor pendulului pe ecran.

Observarea si interpretarea curbei:

• Pe ecranul computerului, o curba va incepe sa se formeze, reprezentand miscarea pendulului in functie de timp. Aceasta curba poate fi analizata pentru a determina caracteristicile oscilatiilor pendulului, cum ar fi amplitudinea si perioada.

Determinarea amplitudinii si perioadei:

• Utilizand datele inregistrate, amplitudinea (notata ca sA1) si perioada oscilatiei (notata ca T) pot fi determinate. Amplitudinea reprezinta distanta maxima intre pozitia de echilibru si pozitiile extreme ale oscilatiei, in timp ce perioada indica timpul necesar pentru a efectua o oscilatie completa.

Inchiderea masuratorilor si analiza datelor:

• Dupa ce s-a incheiat experimentul si s-au obtinut suficiente date, inregistrarile pot fi oprite si datele pot fi salvate pentru analiza ulterioara. Aceste date pot fi utilizate pentru a trasa grafice si pentru a face calculul numeric al caracteristicilor pendulului.

Prin urmarea acestei proceduri, elevii pot efectua cu succes experimentul si pot intelege in mod clar conceptele de oscilatii si caracteristicile pendulului, precum si modul in care acestea sunt masurate si interpretate in cadrul fizicii.Top of Form

Evaluarea experimentului

Evaluarea experimentului este cruciala pentru intelegerea si interpretarea rezultatelor obtinute in cadrul acestuia. In conformitate cu structura textului initial, evaluarea este descrisa in detaliu astfel:

1. Oscilatia:

Evaluarea incepe prin definirea oscilatiei ca miscare repetitiva a unui corp in jurul unei pozitii de echilibru. Aceasta miscare trece inainte si inapoi peste pozitia de echilibru a corpului si este esentiala pentru intelegerea functionarii pendulelor.

2. Relatia dintre distanta si timp:

Urmatorul aspect evaluat este relatia dintre distanta si timp, care este descrisa de o functie sinusoidala. Aceasta relatie este observata si analizata in datele experimentale obtinute prin inregistrarea oscilatiilor pendulului.

3. Perioada de oscilatie si amplitudinea:

Evaluarea continua prin definirea si determinarea perioadei de oscilatie si a amplitudinii pendulului. Perioada de oscilatie este definita ca timpul necesar pentru a efectua o oscilatie completa, in timp ce amplitudinea este distanta maxima intre pozitia de echilibru si pozitiile extreme ale oscilatiei.

4. Aplicarea in experiment:

Aceste concepte sunt aplicate in interpretarea datelor experimentale obtinute in cadrul experimentului. Prin analizarea curbelor si a graficelor rezultate din inregistrarile pendulului cu ajutorul Sensorului-CASSY, elevii pot determina perioada de oscilatie si amplitudinea pendulului si pot corela aceste valori cu miscarea observata.

5. Exemplu de evaluare:

Un exemplu de evaluare este oferit prin mentionarea datelor specifice obtinute in cadrul experimentului. Acestea includ valori precum amplitudinea pendulului (sA1 = 0.037 m) si perioada oscilatiei (T = 2.10 s), care sunt extrase din analiza datelor experimentale si sunt folosite pentru a ilustra conceptele discutate in evaluare.

Prin urmare, evaluarea experimentului este esentiala pentru consolidarea intelegerii conceptelor de oscilatii si pentru aplicarea acestora in interpretarea datelor experimentale obtinute in cadrul experimentului “Inregistrarea oscilatiei unui pendul de coarde – Inregistrare cu Sensor-CASSY”.

Beneficii in educatie

Experimentul ofera beneficii semnificative pentru educatie, printre care se numara:

1. Experienta practica: Elevii interactioneaza direct cu conceptele de oscilatii si pendule, consolidandu-si intelegerea teoretica prin experimente practice.
2. Utilizarea tehnologiei moderne: Folosirea Sensorului-CASSY si a software-ului CASSY-Lab ii pregateste pe elevi pentru utilizarea tehnologiei in cercetare si in viata reala.
3. Intelegerea conceptelor fundamentale: Observarea oscilatiilor si analiza datelor experimentale ii ajuta pe elevi sa inteleaga concepte cheie precum oscilatia, perioada si amplitudinea.
4. Dezvoltarea gandirii critice: Analizarea si interpretarea datelor experimentale stimuleaza gandirea critica si abilitatile de rezolvare a problemelor.
5. Promovarea colaborarii: Lucrul in echipa in cadrul experimentului incurajeaza colaborarea si comunicarea intre elevi, facilitand invatarea reciproca si complementarea cunostintelor.