FYZIKA Optick diody v pokusech z fyziky MILAN BAR NEK VO a SP elektrotechnick, Olomouc
V praxi se ci asto setkvaj pi nejrznjch ple itostech s optick mi diodami LED pev n ve funkci indiktoru innosti elektronick ch zazen. Snadn dostupnost tchto soustek nabz adu mo nost pou t je v experimentech, jimi nejen objas ujeme nov poznatky, ale kter poslou i jako prostedek motivace k. V tomto pspvku jsou shrnuty praktick zkuenosti s diodami LED a jednotliv pokusy jsou doplnny nvrhy otzek a probl m, kter m eme se ky eit.
1. Alterntor pro bicykl
Alterntor pou it v nsledujcch ukzkch (obr. 1) slou cyklistm pod nzvem dynamo jako zdroj pro napjen svtilen. Lze ho pou t k ad demonstranch experiment (viz nap. 2]). Z nich nejdle itj je charakteristika indukovan ho napt, kter je stdav a napt nezaten ho dynama m pibli n sinusov prbhu s amplitudou kolem 6 V. K indikaci napt slou nkolik zapojen s diodami LED. Pi demonstraci zkoume rznou rychlost oten (alterntor snadno roztome na pedlokt chrnn m odvem nebo na gumov podlo ce) a sledujeme, jak svt jedna pipojen LED. Potom zkusme dv v s rii, dv paraleln a dv antiparaleln. M eme zkouet rzn sestavy a pozorovat svteln efekty. Je vidt, e diody blikaj. Ochrann odpor nen teba pou t, jeliko krtkodob pet en diodu nezni. V dalm pokusu zapojme alterntor dle obr. 2 a zskme stejnosmrn napt. Zkusme opt rzn zapojen s LED. Diody opt blikaj. Teprve pipojenm ltranho kondenztoru zajistme neblikav svit. Pro zajmav Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
597
indikan efekt doporuujeme pou t samovybuzujc piezosir nku, kterou musme k ltru pipojit se sprvnou polaritou. Ot zky Pro nen nzev dynamo sprvn ? V em je nev hoda mo nosti zapojit na bicyklu vce alterntor pro zskn vt energie? Problmy Navrhnte pou it LED msto rovek pro svtilny na bicyklu. Navrhnte zpsob, kter m by se elektrick napt na bicyklu zskalo bez ten. Na jak m principu funguj na bicyklu ukazatel rychlosti, otek a ujet ch metr?
; ; ; ; ; Obr. 1 Alterntor pro bicykl
Obr. 2 Zapojen pro indikaci napt z alterntoru
598
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
2. Laserov zvora
Pro nsledujc demonstraci je vyu ita polovodiov laserov dioda s vestavnou optikou. M ete ji zskat nap. rozebrnm laserov ho ukazovtka. Laser m v kon asi 1 mW, barvu ervenou, napjec napt 3,5 V a 5 V. Modul nem zabudovan omezova proudu, pi vym napt hroz nebezpe peht a znien laserov diody. Omezova proudu m modul, kter je mo n koupit v obchodn sti. Tento modul je vyu it v ukzce. Na erven vodi je zapojen kladn pl zdroje. Na obr. 3 je vidt, e vodie pro napjen laserov diody jsou zakoneny b n m konektorem pro napjen ze sov ho adapt ru.
;; ; ;
Obr. 3 Laserov dioda a idlo laserov ho paprsku s akustickou signalizac
idlo pro pjem laserov ho paprsku obsahuje fototranzistor (nap. KP 101, KP 102), nzkofrekvenn tranzistor NPN (nap. KC237), piezosir nku a omezovac rezistory. Je mo no pipojit i LED. Po zapojen napt sir na psk, jeliko tranzistor je oteven (obr. 4). B n svtlo nesta otevt pechod mrn zastnn ho fototranzistoru, kter tak vykazuje velk odpor. A po osvcen laserov m paprskem fototranzistor zpsob zaven tranzistoru. Zvora tedy akusticky indikuje peruen paprsku. Pro snadn zamen laserov ho paprsku pi sestavovn je na fototranzistoru nasazen kousek papru (viz obr. 3). Laserov paprsek m dalekou psobnost, a proto jej m eme pomoc hranol a zrctek odr et a tm prodlou it. Hldan prostor se tak pomysln zvt. Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
599
Ot zky Pro je nutno dbt na opatrnost pi prci s laserem, by i mal ho v konu 1 mW? Kde v praxi se pou v laserov paprsek?
; Obr. 4 Laserov zvora signalizac
Problmy Hledejte nejvt d lku paprsku a sledujte #innost detekce. U ijte vechny dostupn pomcky pro odraz laserov ho paprsku. Kter jevy nejvce limituj toto sna en?
3. Samoblikajc LED
Samoblikajc dioda LED vzhledem k zkladnmu typu obsahuje navc klopn obvod na ipu integrovan spolu s pechodem PN. Frekvence blikn je pibli n 1 Hz. V nsledujcch zapojench je tato dioda vyu ita jako peruova. Tyto #lohy je vhodn realizovat v rmci laboratornch prac na t ma Optika nebo Elektronika. Pokusy doplnme diskus o bezpenosti v doprav.
Peruovan sirna pi couvn auta
Nsledujc jednoduch obvod vyu v samovybuzujc piezosir nu a samoblikajc LED. Po zapojen vydv sir na peruovan tn, co s v hodou m e vyu t ka d motorista, kter nem vozidlo vybaven zvukov m znamenm zaazen zpteky. Takov vybaven urit zv bezpenost osob v blzkosti couvajcho auta. Velikost rezistoru je teba zkouet tak, 600
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
aby vyhovovala hlasitost sir ny a zrove byl dodr en maximln proud diodou (dle typu a 20 mA). Je nutno pipomenout, e ve sch matu na obr. 5 je napjec napt uvedeno 12 V, ovem napt autobaterie dosahuje asi 14 V. V automobilu zskme toto napt z kontakt rovky, kter signalizuje zaazen zpteky. Pokud bude uveden zapojen jen ukzkou v hodin fyziky, je mo n pou t napjec napt 5 V a rezistor vynechat. Ot zka Uve$te dal pklady elektronick ch zazen v aut zvyujc bezpenost provozu.
;
Obr. 5 Sir na pro indikaci couvn auta
Obr. 6 Blika ke kolu se samoblikajc LED
Blika s vysokosvtiv mi diodami ke kolu
Elektrick zapojen (obr. 6) pedvede v innosti jednoduch blika, kde funkci peruovae m samoblikajc LED v obvodu bze tranzistoru. Diody v kolektorov m obvodu jsou vysokosvtiv , aby vynikl efekt blikae a tm jej peduril pro bezpenostn svtlo k bicyklu (dle barvy dopedu i dozadu). Studenti si u tohoto zapojen upevn pedstavu o funkci tranzistoru. Je nutno podotknout, e nejv hodnj je pou t typ s darlingtonov m vnitnm zapojenm opaten m diodou (nap. v konov BU806, BU807, TIP122). Dvodem je proud tekouc samoblikajc LED pi jejm zhasnut. Ot zky Lze diody v kolektoru zapojit s riov? Lze zapojit vt poet LED? Problm Navrhnte obvod, kter vyu ije tento efekt pro 12 LED s napjenm 12 V. Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
601
4. Nabjen a vybjen kondenztoru
V t to demonstraci jsem vyu il informac z dokumentu Veletrh npad 3]. Znm zapojen pro demonstraci nabjen a vybjen kondenztoru s velkou kapacitou je v m ukzce provedeno na kontaktnm poli (obr. 7). Sch ma je na obr. 8. Napt 5 V je mo n pivdt z rozhran USB libovoln ho PC pomoc speciln upraven ho kabelu. Je v hodn vyu t pepnac tlatko bez aretace. Tm je zajitno klidov rozpojen nabjec sti obvodu.
;; ;; ; ; Obr. 7 Zapojen obvodu na kontaktnm poli
Obr. 8 Nabjen a vybjen kondenztoru
Pro indikaci nabjen i vybjen je tak mo n pou t samovybuzujc sir nu (je teba se vyvarovat peplovn { hroz znien soustky). Pomoc doby trvn jejho zvuku m eme demonstrovat rzn velikosti kapacit kondenztor. U kapacity 8,2 mF je zvuk slyet nkolik destek sekund. Doba se zkrt, pipojme-li paraleln diodu s omezovacm odporem. 602
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
Ot zky Jakou nejvt kapacitu maj dnes ji b n vyrbn kondenztory? Uve$te matematick funkce, podle kter ch probhaj uveden pechodn dje. Problmy V praxi se pou vaj rzn typy kondenztor. Navrhnte zpsoby a metody pro men jejich kapacit.
5. Demonstrace funkce tranzistoru Dotykov spna
Velmi jednoduch zapojen s tranzistorem typu NPN, vysokosvtivou LED a lithiov m lnkem 3 V (obr. 9) ukazuje zajmavou formou funkci tranzistoru. Ten se oteve, spojme-li body 1 a 2 pomoc prst. Mly by b t mrn vlhk , aby se projevil odpor lidsk ho tla. Jeho velikost jednotek megaohm sta k otevracmu proudu bze tranzistoru a LED se rozsvt. Cel pomcka je zhotovena na dr ku pro 3 V lnek (obr. 10). Tento dr k lze mimo jin zskat ze star i nefunkn zkladn desky potae. V hodn je pedevm velk plocha kladn ho plu lnku (svorka 1) pro snadn dotek prstem. Lze samozejm pou t libovoln bateriov zdroje od 3 V do 6 V a dr ky pro jejich uchycen.
; ; ;
Obr. 9 Senzor s tranzistorem
Obr. 10 Senzor pipjen na drku pro lithiov lnek 3 V
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
603
Indikace nestacionrnho magnetickho pole
Dal jednoduch pomcka s tranzistorem umo uje indikovat nestacionrn magnetick pole svtivou diodou LED nebo piezosir nkou (obr. 11). Zapojen je v podstat stejn jako senzorov spna. Do bod 1 a 2 pipojme cvku z elezn m jdrem pochzejc nap. z rel . Vyzkouen jej hodnoty jsou: poet zvit 3000, odpor vinut 22 k'. Klidov proud z baterie je potom asi 0,12 mA.
;; ;; Obr. 11 Indiktor magnetick ho pole s tranzistorem a LED
Ot zky Jak se zmn uveden zapojen, pou ijeme-li tranzistory typu PNP? Jak m zpsobem se d zjistit typ PNP i NPN, znme-li u tranzistoru polohu v vod C, B a E?
Problmy
Odpor lidsk ho tla je zvisl na rzn ch faktorech. Navrhnte zpsoby a metody pro jeho men. Vysvtlete podstatu #razu stejnosmrn m proudem. Navrhnte spolehliv metody a ochrany proti #razu elektrick m proudem.
6. Hallova sonda v integrovanm obvodu
Integrovan obvody pro bezkontaktn spnae ovldan magnetick m polem se nejastji pou valy ve starch typech klvesnic. V modernch zazench je najdeme pedevm v podob mal ch snma otek motork. Tyto obvody obsahuj Hallovu sondu. Pro demonstraci Hallova jevu sta sestavit zapojen podle obr. 12. Je pou it typ MH1SS1 nebo MH3SS2. Pozor na odlin zapojen v vod u tchto dvou typ pou it ch IO. 604
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
; Obr. 12 Zapojen IO s Hallovou sondou
Indikaci sepnut provedeme bu$ pomoc LED i samovybuzujc sir nky, nebo zapojme indikaci oboj. V stupy 2 a 3 jsou rovnocenn , dodvaj v sepnut m stavu kladn napt pibli n velikosti 4 V a nejsou chrnny proti zkratu. Maximln proud by celkov neml pekroit 20 mA. Velikost napjecho napt IO je v katalogu uvedena 5 V s toleranc 0,5 V. Magnetick pole pikldme bu$ pomoc mal ho permanentnho magnetu s dostatenou magnetickou indukc nebo pou ijeme pvodn klvesy, kter v sob magnety obsahuj { viz obr. 13. Ot zky Uve$te principy spnn klves u modernch klvesnic u PC. Kter nev hody klves s Hallov mi sondami nov klvesnice ji nemaj? Problmy Navrhnte jin zajmav zapojen a pou it IO s Hallovou sondou. Kterou hlavn v hodu tyto spnae stle maj? Vyrb se i obvody, kter reaguj na magnetick pole pouze vyslnm impulsu ky asi 1 ms. Jak se d vyu t t to mo nosti? Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
605
;; ;; ; Obr. 13 Klvesy s Hallovmi sondami
7. Pokusy s infra erven m zenm Integrovan infra erven pijma
K uveden mu zapojen a pokusm s vyslaem a pijmaem infraerven ho zen m inspirovaly lnky z asopisu MFI 4] a 5]. V m m zapojen je pou it infraerven pijma SFH5110-36, v nm je integrovn i zesilova a demodultor (obr. 14). Je b n k dostn v cen asi 30 K. Pro vysln zen pou ijeme libovoln dlkov ovlada z domcnosti. Pro indikaci pjmu je zapojena vysokosvtiv LED a piezosir nka. m vt je svit LED a hlasitost sir ny, tm je infraerven signl intenzivnj. Sch ma zapojen je na obr. 15. Na v vodu OUT je aktivn signl formou 0 V.
; ;
Obr. 14 Zapojen vvod infrapijma e
606
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
; Obr. 15 Zapojen pro pjem infrazen
Pro stejn #ely lze pou t i vymontovan pijma infrazen z vyazen ho televizoru i jin ho pstroje na dlkov ovldn. Zjitn typu a zapojen v vod vy aduje zkuenosti. Bhem pokusu m eme demonstrovat nkter vlastnosti zen (odraz, lom, rozptyl) a propustnost materil v infraerven m oboru. Vyzkoume b n ltky jako sklo, papr, devo, umlou hmotu, vodu. Pro rozptyl vyuijeme pauzovac papr, vodu s ml kem nebo matnou flii. Zapojen m e v domcnosti a ve kole slou it tak k testovn funknosti pou van ch dlkov ch ovlada. Lze infrazen vidt? Kladnou odpov$ dok e libovoln kamera. Psobivou ukzku umo n zobrazen vyslajcho dlkov ho ovladae malou webovou kamerou na obrazovce potae. CCD prvek v kamee nereaguje pesn pouze na viditeln zen. Detekuje i infraerven vlny a elektronika kamery piad tmto vlnm t m blou barvu (jako by ns idila). Rovn u tohoto pokusu je vhodn ovit propustnost zen nkter mi materily. M eme ukzat i zvten i zmenen vyzaovac diody (nebo dvou diod { podle typu ovladae) pomoc oky. Vhodn je ve demonstrovat pes datov projektor.
Infra erven zvora
Z vyazen ch potaov ch zazen lze zskat zajmav obvod, kter obsahuje infradiodu a infratranzistor. Infrazvora s vlastn clonkou slou pro snman polohy (obr. 16). Pro demonstraci innosti zapojme sch ma dle obr. 17. Spolen pl je kladn , zvl je vyvedena katoda infradiody a emitor infratranzistoru. Opt ovme, e tenk bl papr zvoru t m neovlivn, naopak ern pedmt zvoru aktivuje. Ot zky V em tkv v hoda u vat v zvorch infraerven diody oproti LED? Uve$te dal vyu it infrazen a popite jeho chovn a #inky. Jak m Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
607
zpsobem se na jednom ovladai zajist schopnost vyslat a nkolik destek rzn ch povel? Pro se pro podobn #ely nevyu vaj vlnov d lky ultraalov ho zen? Problmy Navrhnte zpsob, jak m by infraerven dlkov ovldn mohlo ovldat zazen ve vt vzdlenosti, kde pm paprsek ji nem dostatenou intenzitu a idlo by reagovalo nespolehliv.
;; ; ; ;
Obr. 16 Infrazvora s pohyblivou clonkou k indikaci polohy
Obr. 17 Zapojen infrazvory
608
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
;
8. Skldn barev s trojbarevnou LED
Zapojen v vod a zkladn charakteristiky diody L5R3G6B2 jsou na obr. 18. Psmenem k je oznaena spolen katoda. M nejdel v vod.
Obr. 18 Tbarevn LED
Proud ka d barvy by neml pekroit 20 mA. Podle uveden ch #daj je zejm , e nejjasnji svt barva zelen a nejm n modr (pokud testujeme jas vyvolan stejn m proudem). Pro skldn barev zapojme do obvodu katody ochrann odpor 220 ohm a u ka d barvy promnn rezistor. Tm doclme plynul ho nastaven jasu. Poutav zobrazovn rzn ch jas a skldn barev pedvedeme podle obr. 19, nejl pe v zatemnn mstnosti. Ndobka pochz od l ku ve form kapek a je t m prhledn. Je naplnna vodou s kapkou ml ka a zpsobuje tak dostaten rozptyl svtla. Pouzdro diody je vodotsn zasazeno do vka ndobky.
; ; ; ;;
Obr. 19 Tbarevn LED a skldn barev
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
609
Ot zky Popite rozdl mezi substraktivnm a aditivnm skldnm barev. Prohl dnte lupou vnitn strukturu LED. Co je na vnitnm uspodn zajmav ? Problm V obchodn sti se d podit lampa, kter plynule automaticky mn barvy a jej soust jsou v konn barevn LED. Vysvtlete jej princip. Jak vlastnosti by mlo mt osvtlovac sklo?
9. Kabel pro optick penos
Pro demonstraci penosu informace pomoc optick ho kabelu (vlnovodu) pou ijeme libovoln typ s d lkou od 1 do 50 m. V rmci mo nost upravme konce kabelu tak, aby byl zajitn stn a optick penos mezi soustkou a koncem kabelu. Vhodn jsou nap. rzn kousky tmav izolace z drt a bu rky. Jako vysla svtla pou ijeme laserov ukazovtko nebo vysokosvtivou LED. Na pijmac stran je obvod s fototranzistorem (nap. KP101). Zeslen signlu pro indikaci LED a piezosir nkou zajist tranzitor BC517 (darlington). Sch ma zapojen je na obr. 20. Pokud BC517 nen k dispozici, zapojme dva b n tranzistory NPN v darlingtonov zapojen.
; Obr. 20
M eme rovn ukzat, e #hel naklonn vyslacho laserov ho paprsku m svou mez. Mus b t men ne je mezn #hel pro #pln odraz v trubici z optick ho m dia. Nzorn je tato situace eena v pkladu . 25 sbrky 6]. Ot zky Kter informace lze it po optick m kabelu? Je optick kabel obousmrn ? Existuj infraerven i ultraalov kabely? 610
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
Problmy D lka kabelu ovliv uje kvalitu penen informace. Jak se v praxi e tento probl m s tzv. #tlumem? Navrhnte zapojen, kter zesl optickou informaci.
Zvr
Ve vtin tchto ukzek s velk mi v hodami po vm kontaktn pole pro snadn a rychl spojovn elektronick ch soustek. Lze je zakoupit s rzn mi rozmry a pdavn mi dopl ky. Studenti je vyu vaj v laboratoi fyziky. Nemalou v hodu maj ve snadn m odzkouen nov ch a slo itjch zapojen. Naprost vtina soustek respektuje standardn roztee v vod, tak e nen probl m je na desku kontakt umstit. Pokud vyu ijete napjen z PC (nap. 5 V z konektoru USB), mte k dispozici zkuebn pracovit s informacemi pmo z obrazovky potae. Pokud Vm nkter ukzka nebude fungovat na prvn zapojen, neztrcejte chu a experimentujte. Tento postup asto vede k zajmav m objevm a vlastnostem zkouman ho jevu i objektu. Jsem ochoten kdykoliv poradit a pedat zkuenosti. Email:
[email protected] Literatura 1] Hubek, J.: Aplikovan fyzika a modern elektronika. Sbornk projektu U me fyziku modern, Repronis, Ostrava 2007. 2] Lepil, O.: Fyzika okolo dynama na kolo, MFI, ro . 7 (1997), . 3, s. 158. 3] Lepil, O.: Pokusy s piezomni em, MFI, ro . 6 (1996), . 2, s. 91. 4] Drozd, Z. { Brockmeyerov, J.: Pokusy z voln ruky, Prometheus, Praha 2003. 5] Goldov, K.: Pokusy s infra ervenm zenm, MFI, ro . 11 (2002), . 8, s. 484. 6] Bartuka, K.: Sbrka eench loh z fyziky IV, Prometheus, Praha 1997.
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
611
Uit syst mu PASCO ve vuce fyziky JI MAZUREK { DAVID KUN ICK { ROMAN KRPEC Gymnzium a SO Orlov
vod
Souasn nstup informanch a komunikanch technologi (ICT) ve spolenosti se odr i ve vzdlvn. Jednou z mo nost zaazen ICT do v uky fyziky na kolch je vyu it syst mu PASCO. Tento syst m byl v uplynul m kolnm roce zkouen na Gymnziu a SO) Orlov jako prvn stedn kole v esk republice. Americk rma PASCO je ji 40 let dodavatelem micch komplet uren ch pro v uku prodnch vd. Jej soupravy se mimo jin pou vaj i na nejpresti njch americk ch univerzitch, nap. na Harvardu (podrobnosti viz 1]).
; ; ;
Obr. 1 Syst m PASCO. Nkter vybran prvky: 1b { datalogger, 2 { idlo vzdlenosti, 3 { idlo sly, 18 { idlo teploty (zdroj 2])
Syst m PASCO zahrnuje software DataStudio, bezdrtov rozhran pro pipojen senzor PASPORT, USB propojen mezi dataloggerem a potaem, sadu vce ne 60 snma fyziklnch veliin a stovky dalch dopl k 612
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
(od nejmench detail a po vybaven cel ch laborato), napklad drhu PAStrack s vozky PAScar urenou pro v uku mechaniky (viz obr. 1 a 2). Soust syst mu je i run PC datalog Xplorer GLX uren pro men v ter nu. Datalogger je programov vybaven podobn jako DataStudio (viz 2]).
; ; Obr. 2 Souprava PAStrack a PAScar (zdroj 2])
Vyuit ve fyzice
PASCO dodv tato idla vyu iteln ve stedokolsk fyzice: idlo vzdlenosti, sly, integrovan idlo obecn vdy zahrnujc 6 snma (mimo jin intenzity zvuku a pH), idlo hustoty magnetick ho toku, elektrick ho nboje, proudu, napt, intenzity svtla, tlaku a teploty. Z hlediska v uky je mo n vyu it soupravy v nsledujcch partich fyziky: Mechanika men polohy, rychlosti a zrychlen tles men smykov ho ten men velikosti sly demonstrace pru n ch a nepru n ch sr ek (se soupravou PAScar a PAStrack) demonstrace Hookeova zkona Kmit n a vlnn demonstrace kmitn a vlnn znzornn zvislosti polohy, rychlosti a zrychlen mechanick ho osciltoru znzornn skldn kmit men intenzity zvuku snmn zvuku Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
613
Termika a molekulov fyzika men teploty a tlaku Elektina a magnetismus men intenzity magnetick ho pole permanentnch magnet a cvek s proudem men proudu a napt Optika men intenzity osvtlen Monosti DataStudia K zobrazen, ulo en a zpracovn dat slou DataStudio (obr. 3). DataStudio umo uje: zobrazit data v grafu, prolo it je kivkou (obr. 4), vypost obsah plochy pod kivkou (integrl) z men ch dat provdt v poty hodnot dalch veliin a v sledky zobrazovat v reln m ase exportovat data do tabulky zobrazovat hodnoty aktulnho men digitln nebo jako analogov midlo generovat jednoduch tny, mnit jejich frekvenci a amplitudu, a skldat vce tn snmat zvuk mnit frekvenci men podle poteby zobrazovat data v jednodum (zbavnjm) re imu EZscreen (obr. 5) navrhovat laboratorn prce a vytvet z nich prezentace Uk zka men Pro jednoduchou demonstraci men se syst mem PASCO bylo vybrno chladnut hork vody ve sklenici, men teploty bylo provedeno snmaem teploty (idlo . 18 na obr. 1). Teplota vody ve sklenici se po urit m ase vyrovn s pokojovou teplotou, prbh teploty lze podle Newtonova zkona ochlazovn vyjdit klesajc exponenciln kivkou ve tvaru: T = C e;kt +T0, kde C a k jsou konstanty, t je as a T0 pokojov teplota. Namenou zvislost teploty na ase ukazuje obr. 3 (men trvalo asi 12 minut). Touto zvislost byla v DataStudiu prolo ena exponenciln kivka
614
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
; ; ; ;
(obr. 4). V rmeku pak lze odest koecienty exponenciln zvislosti i s pslun m odhadem chyby.
Obr. 3 Chladnut vody, demonstrace Newtonova zkona ochlazovn
Obr. 4 Newtonv zkon ochlazovn { aproximace dat exponenciln kivkou (tmav)
Zvr
Souprava PASCO pedstavuje modern nzornou pomcku ve v uce fyziky. Reakce naich k pi demonstranch pokusech se soupravou Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009
615
;; ;
Obr. 5 Ukzka men polohy tlesa v reimu EZscreen (zdroj: 2])
byly velmi pozitivn. Prce se soupravou dokzala upoutat jejich pozornost a probudit zjem o men, ci na pokusech aktivn spolupracovali. Pro uitele je podstatn , e ovldn idel, runho PC datalogu i DataStudia je jednoduch a intuitivn. Syst m sm rozpoznv jednotliv snmae a v okam iku jejich pipojen automaticky startuje DataStudio. DataStudio poskytuje komfortn zpracovn namen ch #daj, jejich anal zu i zobrazen, a u v grafech nebo v tabulkch. Jedinou nev hodou tohoto syst mu je jeho vysok cena, ceny idel se pohybuj kolem t tisc korun. Proto tato souprava m e slou it k frontlnm demonstranm pokusm uitele, ale zejm ani v blzk budoucnu nebude mo n vybavit tmito soupravami ky k provdn tradinch laboratornch prac ve skupinch. U it syst mu PASCO je podle ns vhodnou inovac v uky a vtan m zpestenm hodin fyziky. Literatura 1] PASCO online]. USA: Sacramento cit. 2008-10-31]. Dostupn na WWW: http://www.pasco.com 2] ACTIVPORTAL { INTERAKTIVN V UKA online]. Opava cit. 2008-10-31]. Dostupn na WWW: http://www.activboard.cz/index.php?option=com content& task=view&id=64&Itemid=54
616
Matematika - fyzika - informatika 18 2008/2009