IPCT Introductieles Coach6

Transcriptie

1 IPCT Introductieles Coach6 Tijdens IPCT ga je veel gebruik maken van de computer en van het programma Coach6. Om metingen te doen met de computer hebben we drie onderdelen nodig. Ten eerste het apparaat waarmee de meting gedaan wordt. Zo n apparaat heet een sensor. Er bestaan heel veel sensoren. Voorbeelden zijn: krachtsensor, geluidssensor, lichtsensor, temperatuursensor. Deze sensoren zijn dus gevoelig voor verschillende natuurkundige grootheden. De overeenkomst tussen alle sensoren is dat ze allemaal een spanning afgeven en dat deze spanning anders wordt als de waarde van de natuurkundige grootheid verandert. Kort gezegd komt het dus hier op neer: Definitie: Een sensor is een apparaat dat de waarde van een natuurkundige grootheid omzet in een spanning. Zoals je misschien weet wordt er in de processor van een computer alleen maar gerekend met nullen en enen. Het signaal dat uit een sensor komt (een spanning) kan dus niet zomaar in de computer gestopt worden. Het moet eerst veranderd worden in nullen en enen. Dat gebeurt door het tweede onderdeel dat we nodig hebben: een AD-omzetter (een analoog-digitaal-omzetter). De spanning die de sensor afgeeft is een analoog signaal, dat wat de computer ingaat is een digitaal signaal. Zoek in wikipedia het artikel "Analoog" op. In dit artikel wordt het verschil uitgelegd tussen een analoog en digitaal signaal. In het artikel wordt een vergelijking gemaakt tussen een analoge en digitale klok. Lees het artikel en probeer nu zelf het verschil tussen een analoog en digitaal signaal uit te leggen. De AD-omzetter die wij gebruiken ziet er uit zoals in het plaatje hiernaast. De sensoren kunnen aangesloten worden op een van de vier aansluitpunten aangeduid met I>, <2, <3 en 4>. Daar komen dus de analoge signalen binnen. De CoachLabII+ word via een USB-kabel aangesloten op de computer. Uit de USB-kabel komt dus een digitaal signaal. Het omzetten van een analoog signaal naar een digitaal signaal gaat niet zomaar. Daarom moet de CoachLabII+ ook worden aangesloten op het stopcontact. Het derde onderdeel dat we nodig hebben is natuurlijk de computer en een programma dat de metingen kan weergeven. Het programma dat wij daarvoor gebruiken is het programma Coach6. In deze les ga je ontdekken hoe je het programma Coach6 kunt gebruiken en ga je oefenen met een paar veel gebruikte onderdelen van het programma. Fioretticollege Introductieles Coach6 1

2 1. Coach starten Ga naar Programma's > Algemeen > Coach6 > Leerling. Coach wordt nu gestart. Klik op het 2 e icoontje linksboven : Er wordt nu een venster geopend. Typ in het venster achter Naam: W: en druk op Enter. Ga nu naar de map FIO\natuurkunde\klas 3 havo\ipct\introductieles Coach6 Dubbelklik op het bestand Coach6_1.cma 2. Indeling van het scherm. Het scherm ziet er nu ongeveer zo uit: Het scherm is in 4 grote vlakken (vensters) ingedeeld, met bovenaan een titelbalk, daar onder een menubalk en daaronder een knoppenbalk. Onder de vensters zie je nog de statusbalk. In de titelbalk staat de naam van het huidige project. Noteer hier wat in de titelbalk staat: 2 Introductieles Coach6 Fioretticollege

3 De menubalk onder de titelbalk werkt hetzelfde als de menubalk bij andere Windowsprogramma's: als je op een menu-item klikt komt er een rolvenster met allerlei opties die je kunt aanklikken. De meeste opties zijn ook beschikbaar via de knoppenbalk. De vensters kunnen gevuld worden met meetwaarden, grafieken, tekst, plaatjes e.d..in dit voorbeeld zie je vier vensters maar het kunnen er ook meer of minder zijn. In de statusbalk onder de vensters zie je wat informatie over het programma Coach. Noteer hier wat er in de statusbalk staat: Knoppenbalk De werkbalk is verdeeld in een aantal groepjes knoppen: Meetgegevens Activiteiten afsluiten, openen, opslaan als en printen. Meetinstelling wijzigen. Tijdsduur (lengte) van de meting wijzigen en het aantal meting per seconde wijzigen. START de meting. Als je hierop drukt wordt de knop rood en start de meting. Knoppen voor informatie-items. 10 knoppen om diagrammen, tabellen, tekst, plaatjes e.d. in kwadranten te zetten. HELP. Coach heeft een uitgebreide ingebouwd helpsysteem. Dit kun je gebruiken als je niet precies weet hoe iets werkt. Normaal ga je eerst zelf een meting uitvoeren en daarna de resultaten verwerken. In deze introductieles gaan we dat nog niet doen; In deze activiteit is al eerder een meting verricht en de resultaten staan in de tabel rechtsonder. Van deze meetgegevens is een grafiek gemaakt in het venster linksonder. In deze proef is de lengte van een veer (dus niet de uitrekking) als gevolg van de veerkracht gemeten. Wat is eigenlijk het verschil tussen de lengte en de uitrekking? Fioretticollege Introductieles Coach6 3

4 3. Gegevens uitlezen We zijn geïnteresseerd in de lengte (l) van de veer die hoort bij 0,0 (N) en 6,0 (N). We kunnen dit eenvoudig uit de tabel (rechtsonder) aflezen. (Als je tabel leeg is doordat je wat knoppen van de werkbalk hebt uitgeprobeerd haal dan de gegevens opnieuw op.) Vul in: F = 0,0 N; l = cm F = 6,0 N; l = cm De functie Uitlezen Als we een groot aantal metingen hebben is het onhandig om een meting uit een tabel te halen. Klik met de rechter muistoets op het diagram. Nu komt het gereedschappen menu tevoorschijn. (Je kunt dit menu ook tevoorschijn krijgen door op het blauwe pijltje rechtsboven in het venster van de grafiek te klikken). Kies in dit menu: Uitlezen. Klik op een meetpunt. Het scherm zit er als volgt uit: Door te klikken met de muis kun je meetwaarden aanwijzen en uitlezen. Vul in: F = 1,0 N ; l = cm F = 7,0 N ; l = cm 4 Introductieles Coach6 Fioretticollege

5 4. Functie-fit Door deze meetwaarden willen we een zo goed mogelijk passende rechte lijn trekken. Coach heeft hier de optie functie-fit voor. Kies in het gereedschappen menu (rechter muisknop) Analyse/Verwerking > Functie-fit. Er verschijnt nu een pop-up venster dat er zo uit ziet: We zijn op zoek naar een lineair verband (vergelijking l = a F + b). Daarom kiezen we het Functietype f(x) = ax + b. De Coëfficiënten (de getallen) a en b kunnen we zelf invoeren. Maar Coach kan dit ook automatisch. Druk daarvoor op de knop: Noteer de waarden voor a en b die Coach nu gevonden heeft (3 decimalen). Vul in: a = b = Wat is dus de formule die het verband geeft tussen de lengte (l) van de veer en de kracht (F) die er op uitgeoefend is? Verband: In het pop-up venster kun je kiezen voor een extra grafiek (Toevoegen) of voor het vervangen van de grafiek (Grafiek vervangen). Kies voor Toevoegen. Druk op OK. Je kunt nu ook waarden uitlezen die eerst niet in de tabel stonden. Je doet dit door <Ctrl> ingedrukt te houden en dan met de muis het punt aan te klikken dat je wilt uitlezen. Vul in: F = 5,24 N ; l = cm Fioretticollege Introductieles Coach6 5

6 5. Helling van een grafiek. Van de zojuist gemaakt grafiek (deze heet Fit van Lengte ) kunnen we de helling van de grafiek (de richtingscoëfficiënt) door Coach laten bepalen. Kies daarvoor in het gereedschappen menu voor Analyse/Verwerking >Helling. Kies eerst bij Kolom: de juiste grafiek (Fit van Lengte in plaats van Lengte). Klik op een punt in de grafiek en draai de raaklijn met <Ctrl>+muis of met de pijltjestoetsen, totdat deze (vrijwel) met de lijn samenvalt. Met de pijltjestoetsen kun je nauwkeuriger werken dan met de combinatie <Ctrl>+muis. Vul in: Helling = cm/n. Klopt dit met wat je hebt opgeschreven bij de vorige oefening? ja / nee Geef uitleg: 6. Oppervlakte onder een grafiek. Kies uit het gereedschappenmenu Analyse/Verwerking > Oppervlak en bepaal de oppervlakte onder de grafiek tussen 0,0 en 6,0 N. Vul in: Oppervlak = cm N (controle: ongeveer 199) 6 Introductieles Coach6 Fioretticollege

7 7. Een andere meting openen en uitlezen. Nu gaan we een wat meer ingewikkelde grafiek uitlezen. Verlaat het vorige project door op de knop te drukken. Druk daarna op de knop Openen... en zoek op W:\ in de al eerder genoemde map het bestand IntroCoach6_2.cma en dubbelklik hierop. Als je op een computer werkt waarop geen meetpaneel is aangesloten krijg je de volgende foutmelding: Je moet hier gewoon op negeren drukken. Het laden van het bestand gaat dan gewoon verder en even later ziet het scherm er dan ongeveer zo uit: In het venster rechtsboven staat nu een nieuw diagram (de temperatuur in een bekerglas water t.o.v. de tijd.) Vul in: Hoe lang duurde de meting in totaal? s Gebruik Uitlezen (gereedschappen menu) om een aantal waarden te bepalen: (met de pijltjes toetsen kun je tussen meetpunten wisselen). Vul in: t = 20,0 s; T = C t = 40,0 s; T = C (deze is niet hetzelfde als de vorige!) t = s; T = 80 C Als je klaar bent met uitlezen kies in het gereedschappen menu (rechter muisknop) de optie Stoppen met Uitlezen. Fioretticollege Introductieles Coach6 7

8 8. Schalen/inzoomen De grafiek van de temperatuur in het venster rechtsboven is niet zo goed afleesbaar, omdat de temperatuur-as niet zo goed gekozen is. We gaan nu de grafiek (het diagram) zo inzoomen, zodat de grafiek goed leesbaar wordt. Kijk eens goed naar de bovenste (blauwe) balk van elk venster: In de rechter bovenhoek van elk venster staan de normale Windows knoppen Maximaliseren en Afsluiten: en nog twee speciale knoppen:. De rechter (het blauwe pijltje omlaag, Gereedschappen) doet hetzelfde als de rechter muisknop (gereedschappen menu). De linker (Automatisch zoomen) zorgt voor het automatisch instellen van de schaal, zodat de grafiek zo goed mogelijk wordt afgebeeld. Klik op Automatisch zoomen. De grafiek ziet er nu zo uit: Je kunt ook inzoomen op een stukje van de grafiek. Als je met de muis in het venster van een grafiek komt verandert de cursor van een pijltje in een vergrootglas en je kunt een stuk van de grafiek selecteren om te vergroten: Je kunt weer uitzoomen door in het gereedschappen menu (rechter muisknop) Uitzoomen te kiezen of door op het vergrootglas rechtsboven (hierin staat nu een minnetje) te klikken. Probeer eens op een aantal verschillende plaatsen in te zoomen en weer uit te zoomen. 8 Introductieles Coach6 Fioretticollege

9 9. Schalen aflezen en berekenen. Vaak moet je eerst de metingen die je hebt gedaan herschalen (inzoomen of uitzoomen) en daarna nog wat berekenen. We bekijken het volgende voorbeeld: Open het bestand IntroCoach6_3 op dezelfde manier als de vorige twee bestanden. Je scherm ziet er dan ongeveer zo uit. Er is met een lichtsensor een meting gedaan van een knipperlicht. De bedoeling is dat je probeert te achterhalen hoeveel keer per seconde de lichtbron heeft geknipperd. Je zou kunnen proberen het aantal piekjes te tellen in de grafiek linksboven maar we gaan dit doen door eerst in te zoomen. Selecteer een deel van ongeveer 0,20 s van deze grafiek en zoom in. Tel het aantal pieken in 0,10 s. Het aantal pieken is:..... Bereken nu hoeveel flitsen de lichtbron in één seconde heeft gegeven: Het aantal flitsen per seconde noemen we de frequentie (symbool f) van de lichtbron. De eenheid van frequentie is hertz, met het symbool Hz. Voor deze lichtbron geldt dus: f = Hz Fioretticollege Introductieles Coach6 9

10 10. Extra: Een functiefit voor een kwadratische vergelijking. Verlaat het project en open het bestand IntroCoach6_4 in de bekende map. De getallen in de tabel beschrijven de beweging van een vluchtende dief die vanaf een 3,5 m hoge muur een klein stukje omhoog springt en uiteindelijk op de grond terecht komt. Dit is een functie in de vorm: h = a t 2 + b t + c waarbij h de hoogte na de sprong aangeeft en t de tijd. De dief springt op het tijdstip t = 0. Eerst moet je de grafiek van deze tabel zichtbaar maken. Dit doe je door in de knoppenbalk op het icoontje voor Diagram te klikken: In het pop-up venster dat dan verschijnt hoef je alleen maar op OK te klikken. De cursor verandert dan in een soort diagrammetje. Zet dit diagrammetje in het venster waar je de grafiek wilt hebben en klik één keer. Je gaat nu de coëfficiënten a, b en c bepalen met behulp van Functie-fit. Als je niet precies meer weet hoe het gaat kijk dan nog even bij 4. Kies functietype f(x) = ax^2 + bx + c omdat we met een kwadratische functie te maken hebben. Vul in: a = b = c = Bij de volgende opdrachten moet je telkens gebruik maken van de "Fit van hoogte". Gebruik uitlezen om de volgende waarden te bepalen: Vul in: t = 0,35 s h = m t = s en t = s h = 3,55 m (let op: er zijn 2 antwoorden) Net als bij een rechte lijn kun je ook bij een kromme grafiek de helling (of steilheid) bepalen. Je moet dan met Coach de lijn zo draaien dat deze de grafiek alleen maar raakt. We noemen dit een raaklijn. Vul in: De helling in t = 0,00 s is m/s Om deze goed te bepalen moet je het pop-up scherm eerst vergroten tot het schermvullend is. (Klik op het rechthoekig blokje tussen het minnetje en het kruisje rechtsboven) De helling in t = 0,35 s is m/s Aan de eenheid van deze helling kun je zien dat het om een snelheid gaat. De snelheid bij t = 0,00 s is de snelheid waarmee deze persoon zich heeft afgezet vanaf het muurtje. Reken deze snelheid om naar km/h. snelheid bij afzet = km/h Bepaal met welke snelheid deze persoon op de grond gekomen is in m/s en in km/h. snelheid bij landen = m/s = km/h 10 Introductieles Coach6 Fioretticollege