Ανάλυση πειραματικών δεδομένων:
Στο σχολικό εργαστήριο πραγματοποιήθηκε η εργαστηριακή δραστηριότητα κατά την οποία αποτυπώσαμε την κίνηση ενός σώματος με τη βοήθεια του ηλεκτρικού χρονομετρητή, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Μετά την ολοκλήρωση της πειραματικής δραστηριότητας λάβατε ο καθένας τη χαρτοταινία, η οποία έχει στίγματα, τα οποία δημιούργησε η ακίδα του χρονομετρητή, όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα.
Με τη βοήθεια αυτών των στιγμάτων μπορείτε να μελετήσετε την κίνηση του σώματος, το οποίο τραβούσε την χαρτοταινία, διότι όπως εξηγήθηκε στο εργαστήριο, ο τρόπος κίνησης του σώματος, επηρεάζει τον τρόπο κίνησης της χαρτοταινίας. Μάλιστα, η απόσταση των κουκίδων στην χαρτοταινία ισούται με την απόσταση που διανύει το κινούμενο σώμα.
Η λειτουργία του ηλεκτρικού χρονομετρητή ήταν τέτοια, ώστε χρονικά η μία κουκκίδα από την άλλη να απέχει 0,1s. Η απόσταση των κουκίδων s μπορεί να μετρηθεί με ένα χάρακα, όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα.
Στη χαρτοταινία που έχετε θα επιλέξετε ένα κομμάτι στο οποίο οι κουκκίδες βρίσκονται - στο περίπου - σε ίση απόσταση η μία από την άλλη, όπως φαίνονται στην παραπάνω εικόνα. Αυτό συνεπάγεται ότι στο συγκεκριμένο κομμάτι το κινούμενο σώμα κινήθηκε Ευθύγραμμα και Ομαλά. Θα επιλέξετε την πρώτη κουκκίδα, η οποία θα είναι η μηδενική, η επόμενη θα είναι η 1η κουκκίδα και ούτω καθεξής. Η πρώτη κουκκίδα - η μηδενική - αποτελεί τη στιγμή t = 0s της χρονομέτρησης της κίνησης. Επιπλέον, από την μηδενική κουκκίδα θα ξεκινήσετε να μετράτε με το χάρακα την απόσταση που διένυσε το κινούμενο αντικείμενο.
Η εργασία που θα παραδώσετε θα στηρίζεται στις μετρήσεις που κάνατε των χρονικών στιγμών t στις οποίες αντιστοιχεί η κάθε κουκκίδα και των αντίστοιχων αποστάσεων που έχει διανύσει το σώμα, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Δομή εργασίας:
Η εργαστηριακή αναφορά είναι βολικό - τόσο για εσάς, όσο και για εμένα - να δημιουργηθεί σε μια online πλατφόρμα επεξεργασίας κειμένου. Εγώ σας προτείνω την πλατφόρμα "Microsoft Office". Το μόνο που απαιτείται για να την χρησιμοποιήσετε είναι να διαθέτετε λογαριασμό στη Microsoft, τον οποίο σίγουρα έχετε, αν στον υπολογιστή σας χρησιμοποιείτε το λειτουργικό σύστημα των Windows. Εννοείται πως μπορείτε να γράψετε την εργασία με το πρόγραμμα "Word" που ενδεχομένως έχετε στον υπολογιστή σας. Για να εισέλθετε στην online πλατφόρμα πληκτρολογείται στη γραμμή αναζήτησης τη φράση "online office" και κατόπιν επιλέγετε το πρώτο site που εμφανίζεται όπως δείχνει το βέλος στην επόμενη εικόνα.
Στην επόμενη σελίδα επιλέγετε την "Είσοδο", όπως δείχνει το βέλος της παρακάτω εικόνας.
Η δομή της εργαστηριακής αναφοράς που θα παραδώσετε είναι η εξής (εννοείται πως κάποια στοιχεία που αναφέρονται παρακάτω σε κάθε τμήμα της αναφοράς, μπορούν να παραληφθούν):
ΤΙΤΛΟΣ - ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ - ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ
Το όνομα της δραστηριότητας ή η διατύπωση του ερευνητικού ερωτήματος και από κάτω τα ονόματα των μελών της ομάδας (όπως καταλαβαίνεται μπορείτε να δουλέψετε ομαδικά. Ο καθορισμός των μελών της ομάδας θα γίνει από εσάς) καθώς και του/της υπεύθυνου/-ης καθηγητή/-ήτριας, με πρώτο το όνομα εκείνου/-ης που έγραψε την έκθεση καθώς και την ημερομηνία που πραγματοποιήθηκε το πείραμα.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΣΚΟΠΟΣ
Καθορίζεται ο σκοπός του πειράματος και περιγράφονται οι λόγοι για τους οποίους πραγματοποιείται το πείραμα καθώς και τα κριτήρια επιτυχίας του. Αναπτύσσεται και μια στρατηγική προκειμένου να επιτευχθεί ο σκοπός.
Ο σκοπός του πειράματος είναι να μελετηθεί η Ευθύγραμμη Ομαλή Κίνηση. Συγκεκριμένα, να φανεί από τα πειραματικά δεδομένα ότι η απόσταση που διανύει το σώμα είναι ανάλογη του χρόνου, το οποίο προκύπτει από τη γραφική παράσταση s - t, η οποία έχει τη μορφή του παρακάτω διαγράμματος.
ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ
Αναφέρεται η θεωρία που σχετίζεται με το πείραμα και οι σχέσεις που χρησιμοποιήθηκαν στην ανάλυση των δεδομένων. Διατυπώνονται υποθέσεις προβλέψεις και εκτιμήσεις οι οποίες βασίζονται σε θεωρίες και μοντέλα.
Εδώ πρέπει να αναφέρετε κάποια στοιχεία από τη θεωρία της Ευθύγραμμης Ομαλής Κίνησης. Μην ξεχάσετε τη μοναδική εξίσωση που περιγράφει την απόσταση που διανύει ένα σώμα στην Ε.Ο.Κ.
ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ
Αναφέρονται όλα τα υλικά, όργανα ή και ψηφιακά εργαλεία συλλογής δεδομένων που απαιτήθηκαν για την πραγματοποίηση του πειράματος.
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ (ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ)
Περιγράφεται ο σχεδιασμός της πειραματικής διαδικασίας που ακολουθήθηκε για τη συλλογή των δεδομένων. Σε περιπτώσεις που υπάρχει φύλλο εργασίας η περιγραφή δεν γίνεται αντιγράφοντας το φύλλο αυτό. Θα πρέπει η περιγραφή να είναι πλήρης ώστε ένα άτομο με τις απαιτούμενες, για τον σκοπό του πειράματος, γνώσεις να μπορεί να επαναλάβει το πείραμα.
ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ, ΔΕΔΟΜΕΝΑ KAI ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ
Καταγράφονται οι παρατηρήσεις και παρουσιάζονται τα δεδομένα μέσω διαφόρων αναπαραστάσεων (Αλγεβρικών, γραφικών, διαγραμματικών, στροβοσκοπικών, και λεκτικών). Αν είναι δυνατόν γίνεται και συμπερίληψη των αβεβαιοτήτων.
Τα δεδομένα σας θα είναι οι μετρήσεις που κάνατε πάνω στην χαρτοταινία και θα περιλαμβάνουν τις χρονικές στιγμές t στις οποίες αντιστοιχεί η κάθε κουκκίδα και την απόσταση s της κάθε κουκκίδας από την αρχική, μηδενική κουκκίδα. Ουσιαστικά με αυτά τα δεδομένα έχετε καταγράψει την απόσταση που έχει διανύσει το σώμα συναρτήσει του χρόνου. Τα ζεύγη t - s καλό είναι να τα καταγράψετε σε ένα πίνακα.
Τα έγγραφα Microsoft Office σας δίνουν τη δυνατότητα να εισάγεται πίνακα στο έγγραφό σας ως εξής: από τη γραμμή εργαλείων επιλέγετε αυτό που έχει τον τίτλο "Εισαγωγή" και κατόπιν το στοιχείο με τίτλο "Πίνακας" και τέλος δίνετε τις διαστάσεις του πίνακα, όπως φαίνεται στην επόμενη εικόνα.
Τα δεδομένα αυτά θα αναπαρασταθούν στο διάγραμμα απόστασης - χρόνου (s - t), το οποίο μπορείτε να κάνετε ως εξής:
Με τον ίδιο τρόπο που βρήκατε την πλατφόρμα των εγγράφων του Microsoft Office μπορείτε να βρείτε μια πλατφόρμα που σας επιτρέπει να κάνετε γραφικές παραστάσεις με βάση τα δεδομένα που εισάγετε. Αυτή η πλατφόρμα ονομάζεται "Excel" και η διαδικασία εισόδου ένα υπολογιστικό φύλλο του Excel φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Εννοείται πως μπορείτε να κάνετε την ίδια διαδικασία με το πρόγραμμα Excel που ενδεχομένως έχετε εγκατεστημένο στον υπολογιστή σας.
Κάνετε κλικ το εικονίδιο "Βιβλίο εργασίας" όπως δείχνει ο κύκλος της παραπάνω εικόνας θα ανοίξει η σελίδα του υπολογιστικού φύλλου, η οποία θα φαίνεται όπως δείχνει η επόμενη εικόνα.
Το κάθε κουτί στο υπολογιστικό φύλλο ονομάζεται "κελί" και μπορείτε να καταχωρήσετε κάποια αριθμητική τιμή σε κάθε κελί.
Στην εικόνα που ακολουθεί σας δίνω ένα παράδειγμα συμπληρωμένων κελιών με διάφορες τυχαίες τιμές.
Παρατηρήστε ότι οι δεκαδικές τιμές δηλώνονται κανονικά με την υποδιαστολή (με κόμμα). Επιπλέον δείτε ότι στα πρώτα κελιά έχω γράψει τα μεγέθη συμβολικά με τη μονάδα μέτρησης (π.χ. το "t(s)" σημαίνει ότι πρόκειται για τη χρονική στιγμή, η οποία μετριέται σε δευτερόλεπτα).
Εφόσον έχετε τις τιμές στα κελιά μπορείτε με τον δείκτη του ποντικιού να επιλέξετε τις τιμές, με βάση τις οποίες θέλετε να κάνετε τη γραφική παράσταση των δύο μεγεθών, όπως φαίνεται μέσα στο τετράγωνο σχήμα της επόμενης εικόνας. Μετά από τη γραμμή εργαλείων επιλέγετε την "Εισαγωγή" όπως δείχνει το βέλος και από τη λίστα επιλογών επιλέγετε το κουμπί ελέγχου που έχει κυκλωθεί. Στο πλαίσιο που θα αναπτυχθεί επιλέγετε το πρώτο εικονίδιο κάτω από τον τίτλο "Διασπορά", όπως δείχνει το βέλος της επόμενης εικόνας.
Θα εμφανιστεί στην ίδια καρτέλα η γραφική παράσταση που έγινε με βάση τα ζεύγη τιμών που είχατε επιλέξει. Κάνοντας δεξί κλικ πάνω σε μια από τις κουκκίδες της γραφικής παράστασης εμφανίζεται ένα πλαίσιο στο οποίο επιλέγετε τη "Μορφοποίηση" όπως δείχνει το βέλος στην επόμενη εικόνα.
Μόλις πατήσετε τη "Μορφοποίηση" θα ανοίξει στα δεξιά της σελίδας ένα πλαίσιο στο οποίο θα βρείτε την επιλογή "Γραμμή τάσης 1" την οποία θα επιλέξετε.
Μόλις την επιλέξετε θα ανοίξει κάτω από αυτή μια επέκταση στην οποία πρέπει να διαπιστώσετε ότι ο "Τύπος τάσεων" έχει το χαρακτηρισμό "Γραμμική", όπως έχει υπογραμμιστεί, θα πρέπει επίσης να κλικάρετε τις κυκλωμένες επιλογές και τότε θα εμφανιστεί μια διακεκομμένη γραμμή που διέρχεται όσο καλύτερα γίνεται από τα σημεία της γραφικής παράστασης, πάνω στην οποία έχει γραφτεί η μορφή της εξίσωσης που περιγράφει αυτή τη γραφική παράσταση, όπως έχει σημειωθεί με το αστέρι.
Αντιγράψτε το γράφημα με αυτή την ευθεία που σχεδίασε το υπολογιστικό φύλλο κάνοντας δεξί κλικ πάνω στο γράφημα και μετά επιλέγοντας την "Αντιγραφή".
Εφόσον έχετε αντιγράψει το γράφημα το μεταφέρετε στο έγγραφο στο οποίο κάνετε την εργαστηριακή αναφορά. Η μεταφορά του γραφήματος θα γίνει με το συνδυασμό των πλήκτρων "Ctrl" + "V" (αυτός είναι ο τυπικός συνδυασμός πλήκτρων για να κάνεις επικόλληση ενός στοιχείου που έχεις αντιγράψει). Μόλις πατήσετε αυτά τα πλήκτρα θα εισαχθεί το γράφημα στο έγγραφό σας, όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα.
Από την θεωρία της Ε.Ο.Κ. όμως γνωρίζετε ότι η εξίσωση της απόστασης είναι: s = u*Δt ή αν ως αρχή του χρόνου έχουμε τη στιγμή t = 0s, τότε μπορεί να γραφτεί και ως: s = u*t. Άρα αν τα δεδομένα που σας έδειξα παραπάνω ως παράδειγμα αποτελούσαν μετρήσεις από τη μελέτη της κίνησης ενός σώματος βλέποντας την εξίσωση της γραφικής παράστασης που έδωσε το υπολογιστικό φύλλο (s = 0,5267t) και τη μορφή της εξίσωσης που δίνει η θεωρία (s = u*t) βλέπουμε αμέσως ότι η ταχύτητα του σώματος είναι: u = 0,5257 (η μονάδα μέτρησης εξαρτάται από τις μονάδες μέτρησης του s και t).
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Αναγραφή των συμπερασμάτων τα οποία βασίζονται στα αποδεικτικά στοιχεία την ορθή χρήση των Μαθηματικών και των νόμων της Φυσικής. Αναγνώριση μοτίβων. Σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων με τις θεωρητικές προβλέψεις. Εκτιμήσεις του κατά πόσο οι πιθανές αποκλίσεις των πειραματικών αποτελεσμάτων με τα αποτελέσματα που προβλέπονται από τη θεωρία δικαιολογούνται με βάση τα αναμενόμενα σφάλματα και εξηγήσεις για ασυνήθιστες αποκλίσεις.
ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ
Αυτοαξιολόγηση, αναστοχασμός και διερεύνηση εναλλακτικών προσεγγίσεων. Προτάσεις για βελτιώσεις και διερεύνηση νέων ερωτημάτων.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Βιβλιογραφικές αναφορές.
Εδώ να αναφέρετε τα βιβλία ή τα site που χρησιμοποιήσατε για να βρείτε πληροφορίες για το θέμα που μελετάτε.
Καλή επιτυχία με την εργασία σας!
