Během slunečných dnů mnoho lidí nosí dioptrické brýle, které se na slunci zabarvují. Většina těchto lidí se pak také setkává s problémem, že po vstupu do budovy téměř nic nevidí. Brýle se odbarvují velice pomalu.
Jak dlouho toto odbarvení trvá, a jak rychlé je oproti tomu zabarvení, je možné proměřit za pomoci Vernier LabQuestu a čidla světla.
Čas na přípravu a provedení experimentu
Příprava pomůcek trvá okolo 5 minut.
Je potřeba připravit si přichycení luxmetrů (viz obrázek 2). Proměřování zabarvování i odbarvování brýlí trvá maximálně 20 minut (při použití dvou luxmetrů, které máme předem připravené). Pokud je k dispozici pouze jeden luxmetr, je nutné připočítat čas na jeho přemisťování a upevňování.
Potřebné pomůcky
Obr. 1 Potřebné pomůcky Autor: Naděžda Vogalová |
Příprava experimentu
Především je nutné experiment provádět za slunečného dne. Před experimentem je nutné si připevnit luxmetry ke stolu či židli a připravit si držátka na brýle, např. jako na obrázku 2 (jedno uvnitř budovy a druhé venku). Po přiložení brýlí k luxmetru by se brýle měly luxmetru dotýkat, viz obrázek 3.
Obr. 2 Upevnění luxmetru Autor: Naděžda Vogalová |
Obr. 3 Přiložení brýlí Autor: Naděžda Vogalová |
Provedení experimentu
Nejdříve je potřeba na Vernier LabQuestu nastavit potřebné údaje: režim: časová základna,
frekvence: 1 čtení/s, trvání: 300 s. To je možné po kliknutí na pravý horní roh obrazovky, viz obr. 4.
Obr. 4 Změna údajů Autor: Naděžda Vogalová |
Při proměřování zabarvování je nutné, aby bylo nebe bez mraků - kvůli stálému osvětlení. Pokud tato situace nastane, připevníme luxmetr, držáky na brýle jako na obrázcích 2 a 3. Na luxmetru nastavíme nejvyšší rozsah.
Přeneseme nezabarvené brýle (z místnosti), nejlépe s překrytými skly, k luxmetru, dáme na držáky, odkryjeme skla a co nejrychleji spustíme měření kliknutím na zelený trojúhelníček v levém dolním rohu obrazovky. Po doměření získáme graf podobný tomu na obrázku 5.
Obr. 5 Naměřený graf zabarvování Autor: Naděžda Vogalová |
Nejjednodušší zpracování dat je přímo v LabQuestu. V záložce s grafem kliknema na analýza `->` fitovat křivku `->` osvětlení, viz obrázek 6.
Obr. 6 Analýza grafu LabQuest Autor: Naděžda Vogalová |
Objeví se obrazovka stejná jako na obrázku 7, kde vybereme typ rovnice - exponenciální funkce, viz obr. 7. V levé části obrazovky se objeví exponenciála, která je nejbližší naměřené funkci. Pozor, pokud křivka bude mít špatný tvar, je to způsobené velkým rozpětím naměřených hodnot, poté je nutné z naměřených hodnot vybrat k analýze pouze menší část dat (obtažením grafu).
Obr. 7 Exportování dat 2 Autor: Naděžda Vogalová |
Poté je vidět, že exponenciála vystihuje dobře naměřenou křivku.
Pro zpracování naměřených údajů je také možné použít program Logger Pro, který je možné dokoupit, či je možné použít jeho demoverzi, která je na 30 dní ke stažení na internetových stránkách www.vernier.cz.
Data se nejdříve musí přenést do počítače a to následujícím způsobem. Po připojení LabQuestu k počítači, na kterém je spuštěný Logger Pro, se objeví nabídka jako na obrázku 8. Po kliknutí na Yes (viz obrázek 6) se nám objeví nabídka jako na obrázku 9. Po kliknutí na vyznačené pole a tlačítko OK (obrázek 7) se nám data do programu Logger Pro přenesou.
Obr. 8 Exportování dat 1 Autor: Naděžda Vogalová |
Obr. 9 Exportování dat 2 Autor: Naděžda Vogalová |
Dále klikneme na ikonu Fitovat křivku, viz obrázek 10.
Obr. 10 Nafitování křivky 1 Autor: Naděžda Vogalová |
Objeví se tabulka jako na obrázku 11. Zde zvolíme exponenciálu a poté klikneme na Try fit (viz obrázek 11).
Obr. 11 Nafitování křivky 2 Autor: Naděžda Vogalová |
Na obrázku 12 je vidět, že exponenciála dobře vystihne tuto funkční závislost.
Obr. 12 Exponenciála zabarvování |
Naměřená data se také dají exportovat např. do Excelu, připojením USB flash disku k VernierLabquestu kliknutím na záložku Soubor `->` Exportovat`->` USB a exportovaný soubor otevřít v Excelu. Ovšem pro hledání závislosti není Excel v tomto případě vhodný. Umí pouze spojnice trendu ve tvaru `y=a*e^(bx)` zatímco naše závislost je ve tvaru `y=a*e^(bx)+c` .
Nejdříve je nutné si připravit další držák na brýle (jako na obrázku 2).
Pak necháme brýle co nejvíce zabarvit, nejlépe venku za slunečného počasí (zde není potřeba zcela slunečného dne).
Co nejrychleji přeneseme zabarvené brýle do místnosti, upevníme je na držák a spustíme měření kliknutím na zelený trojúhelníček v levém dolním rohu obrazovky. Po doměření získáme graf podobný tomu na obrázku 13.
Obr. 13 Naměřený graf odbarvování Autor: Naděžda Vogalová |
Při zpracovávání naměřených dat postupujeme způsobem jako při zabarvování brýlí. Je vidět, že odbarvování probíhá exponenciálně, viz obrázek 14.
Obr. 14 Exponenciála odbarvování Autor: Naděžda Vogalová |
Výsledky experimentu
Na co si dát při provádění experimentu pozor
Co by si žáci měli z experimentu odnést
Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons BY-NC-ND.
Pro vložení komentáře je nutné se nejprve přihlásit.
Článek není zařazen do žádného seriálu.