O příspěvku
PDF ke staženíLabQuest – měření v „terénu“
LabQuest [1] je jednoduchý měřící přístroj pro fyzikální, chemická i biologická měření ve třídě i v přírodě. V příspěvku budou prezentována jednoduchá měření v „terénu“.
Úvod
LabQuest (viz obr. 1) je nový moderní přístroj, který splňuje nejvyšší nároky kladené v současné době na školní fyzikální měření. Vznikl spojením interfejsu LabPro [1] a počítače do ruky s dotykovou obrazovkou. Přístroj LabQuest tedy může pracovat zcela samostatně a lze ho připojit i k počítači přes USB port. Tím se zlepší hlavně grafické možnosti zobrazení naměřených výsledků nebo jejich prezentace dataprojektorem. Firma Vernier [2] nabízí k tomuto přístroji 57 senzorů [3]. Asi tři pětiny z nich jsou fyzikální. Další jsou pak chemické a biologické. Některé z těchto senzorů je možno použít i pro měření v přírodě. Například barometr, který spojením s LabQuestem vytvoří barograf. Podobně připojením teploměru vzniká termograf.
Obr. 1: LabQuest
Dále bych uvedl tři příklady měření v „terénu“ (přírodě).
Kolotoč
Spojením akcelerometru s LabQuestem vzniká přístroj pro měření zrychlení při různých pohybech v přírodě. V dopravních prostředcích, pádech, skocích atd. Já jsem si vybral ten nejjednodušší – kolotoč (viz obr .2).
Obr. 2: Na kolotoči je volně položený LabQuest s akcelerometrem a metrem
Kolotoč jsem roztočil a pak jsem ho nechal asi 30 sekund točit setrvačností a na konec jsem ho zastavil. LabQuest mi při tom změřil dostředivé zrychlení a vykreslil mi graf (viz obr. 3.).
Obr. 3: Graf závislosti zrychlení na čase
Z obr. 3. je patrno, že i při setrvačném pohybu se zrychlení zmenšuje a pravidelně kolísá. Zřejmě kolotoč se neotáčí přesně ve vodorovné rovině. Z toho je možné přímo na přístroji LabQuest odečíst periodu otáčení. Přibližně T = 4,98 s. Stejně je možné si ji změřit v průběhu pohybu pomocí stopek. Jestliže známe poloměr otáčení (viz obr. 2) a periodu, můžeme pak snadno spočítat hodnotu dostředivého zrychlení: \[ a = \frac{4\cdot \pi^2 \cdot r}{T^2} = \frac{4\cdot \pi^2 \cdot 1,32}{4,98^2} = 2,099 \frac{\textrm{m}}{\textrm{s}^2}.\]
Na obr. 3 je vidět, že se při setrvačném otáčení kolotoče hodnota zrychlení pohybovala od 2,2 do 1,8 m∙s-2.
Barograf a termograf
Spojením barometru a teploměru s LabQuestem vznikají barograf a termograf. Já jsem ještě navíc připojil luxmetr. Dobu měření jsem nastavil na 30 hodin a začátek jsem spustil v 9.00 hod. Naměřené grafy ukazuje obr. 4.
Obr. 4: Měření barografem a termografem po dobu 30 hodin
Na obrázku je zajímavá spojitost atmosférického tlaku a teploty v průběhu letního dne. Kolísání osvětlení (od 3000 luxů do 8000 luxů) ve dne bylo způsobeno mírnou oblačností, která střídavě zastiňovala Slunce.
Vodojem
Barometru s LabQuestem jsem využil ještě při dalším zajímavém měření. Zkoušel jsem jízdu výtahem ve významné budově v Olomouci – vodojemu. Tato budova je vidět na velkou vzdálenost při příjezdu po dálnici z Brna do Olomouce.
Závislost atmosférického tlaku na době znázorňuje obr. 5.
Obr. 4: Vodojem
Obr. 5: Změna atmosférického tlaku při jízdě výtahem
Z grafu můžeme odečíst změnu tlaku, která je asi 11 Pa na jeden metr jízdy výtahem. Tento výsledek si můžeme potvrdit tím, že si v Excelu sestrojíme graf závislosti atmosférického tlaku na nadmořské výšce (z tabulkových hodnot) a tento graf „zderivujeme“. Z obr. 6 je vidět, že tato změna v nadmořské výšce 260 m je něco kolem 11,5 Pa. Což je ve shodě s naměřenou hodnotou.
Obr. 6: Graf změny tlaku na nadmořské výšce
Závěr
LabQuest je školní přístroj, s kterým mám nejlepší zkušenosti a plně jej doporučuji všem učitelům fyziky a také chemie a biologie. Je potěšující, že i cena LabQuestu a senzorů je velmi příznivá!
Máte-li zájem o další informace, tak mi napište: pvaclav@centrum.cz.