CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL� – CNIV 2004 219

MISCAREA RECTILINIE _- LECTIE DE FIZICA PENTRU CL. IX-A IN CARE SE FOLOSESTE MEDIUL DE PROGRAMARE LABVIEW. ( INSTRUMENTATIE VIRTUALA )

autor : Stefan Grigorescu

CASA CORPULUI DIDACTIC BUCURESTI SPLAIUL INDEPENDENTEI 315 A

sect. 6 Bucuresti TEL : 021- 314.46.60 FAX : 021-313.49.27

e-mail : grigorescu_stefan2003@yahoo.com

1. Introducere LABVIEW, este un produs al CORPORATION NATIONAL INSTRUMENTS, Austin, Texas, SUA, livrat cu licenta spre UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI , MINISTERUL EDUCATIEI ,CERCETARII SI TINERETULUI, dar spre scolile din Romania, gratuit. Folosind „Mediul de programare LABVIEW” se pot realiza urmatoarele obiective : • Utilizarea de catre cadre didactice si elevi pentru dezvoltarea de aplicatii in cadrul disciplinelor stiintifice din invatamantul universitar si preuniversitar ; • Realizarea de experimente frontale si demonstrative in lectii; simulari de fenomene tehnico-stiintifice pentru activitati de invatare in colectiv sau individual ; • Formarea capacitatilor de programare folosind limbajul G- grafic, exprimat prin facilitatile mediului Labview, relativ usor de asimilat ; • Formarea capacitatilor de invatare personalizata, in ritm propriu in aceasta noua modalitate de lucru, cunoscuta sub numele de instrumentatie virtuala. LABVIEW este un mediu de programare pentru prezent , dar va fi un mijloc util, stiintific, pentru generatiile viitoare. Utilizarea acestui mediu de programare se poate invata rapid. Folosind Internetul , prin prelucrarea de imagini si sunete , aplicatiile create sub acest mediu capata intrebuintari dintre cele mai performante : un calculator poate controla, comanda evenimente in procese reale , din aproape orice domeniu , la distanta. In domeniul fizicii LABVIEW se pote folosi in urmatoarele domenii : I. Demonstratii experimentale II. Experimente realizate de elevi III. Simulari de fenomene fizice IV. Lectii de fizica si evaluari transmise chiar la distanta 2. Prezentarea programelor S-au realizat mai multe programe cu LABVIEW avand scopul ca elevii sa lamureasca : • Ce se intelege prin lege de miscare ; • Care sunt legile de miscare la miscarea rectilinie uniforma / uniform variata • Ce se intelege prin : traiectorie, acceleratie ,viteza momentana si viteza medie ; • Ce reprezinta : coordonatele , spatiul parcurs, timpul, durata

• Cum se clasifica miscarile dupa : traiectorie, legea de miscare • Cum se rezolva o problema de cinematica Se prezinta trei programe din capitolul mecanica , care pot fi utilizate de elevii clasei a IX-a din invatamantul preuniversitar. 1) Aruncarea oblica cu vo din xo, yo sub unghiul � 0 fata de axa x,care se lanseaza din fisierul “ARUNCARE.vi” 2) Simularea miscarii unui corp pe un plan inclinat , care se lanseaza din fisierul “miscPlan.vi” 3) Miscare rectilinie pe axele OX, OY si repaus • miscare numai pe OX : rectilinie accelerata / incetinita / uniforma • miscare numai pe OY : rectilinie accelerata / incetinita / uniforma • miscare compusa din miscarile pe OX si pe OY care se lanseaza cu fisierul “MISCARI.vi” Cele trei programe pot fi folosite si in combinatie Pentru folosirea acestor simulari, utilizatorul de LABVIEW trebuie sa stie cateva elemente de baza : � Lansarea programului de lucru si rularea acestuia � Vizualizarea barei de unelte � Folosirea urmatoarelor unelte : • operare • deplasare a imaginii intr-o fereastra ( scroll) � Introducerea datelor si citirea rezultatelor � Optiuni specifice reprezentarilor grafice a) lista de cursoare b) graph palette c) deplasarea cursorului si afisarea coordonatelor Programul „Aruncarea oblica cu Vo din Xo, Yo sub unghiul �0 fata de axa X” : �� se lanseaza programul “ARUNCARE.vi” �� se introduc datele : X0,Y0,V0,�0 – cu valori in domeniul precizat in program �� se executa “Run” de mai multe ori pana se constata ca nu se mai schimba rezultatele �� se citesc valorile :

Turcare, Tcoborare, Ttotal, Hmax, Vy0,Vx0 �� Se urmaresc graficele : a) X si Y functie de timp ; b) Vx si Vy functie de timp ; c) Y = f ( X ) �� Se pot obtine anumite rezultate , pot fi facute calcule si extrase concluzii de ex :

• Calculul acceleratiei pe axa OY si pe OX • Caracterizarea miscarilor pe cele doua axe • Determinata “bataia” , valoarea maxima a

acesteia si unghiul de aruncare corespunzator

220 CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL� – CNIV 2004

• Relatiile pentru descrierea vitezelor : Vx, Vy si V – viteza in modul

• Ecuatia miscarii pe OY si pe OX • Ecuatia traiectoriei • Variatia unghiului � in tinpul miscarii

� Un caz particular este miscarea pe verticala : • Aruncare de jos in sus cu coborare • Cadere libera

Se pot face de catre elevi studii asemanatoare in aceste situatii :

• Modul de calcul al timpului de urcare si de coborare

• Inaltimea maxima functie de V0 si de Y0 Programul „Simularea miscarii unui corp pe un plan inclinat” : �� se lanseaza programul “miscPLAN.vi” �� se introduc datele : X0,V0,� , � – cu valori in domeniul precizat in program X0 – se masoara de la baza planului si are numai valori pozitive V0 – are numai valori mai mari sau egal cu 0 Caz particular : � = 90 �� Se alege miscarea : a) urcare b) coborare �� se executa “Run” de mai multe ori pana se constata ca nu se mai schimba rezultatele �� se citesc valorile :

� – unghiul de frecare, tcoborare / turcare, acoborare / aurcare

Intr-o casuta text “ felul miscarii” se caracterizeaza miscarea obtinuta �� Se urmaresc graficele : a) X functie de timp ; b) V functie de timp ; �� Se pot obtine anumite rezultate , pot fi facute calcule si extrase concluzii de ex :

• Felul miscarii in functie de valorile introduse • Determinata formula acceleratiei • Distanta maxima parcursa functie de � , � , V0 • Legatura dintre � si coborarea libera pe plan • Dependenta timpului de miscare de diferiti

parametri • Legea de miscare • Ecuatia vitezei

� Un caz particular este miscarea pe verticala : • Aruncare de jos in sus • Aruncare de sus in jos • Cadere libera

Programul “Miscari rectilinii si repaus” : 1) Se lanseaza programul “MISCARI.vi” 2) Se alege din “LIST BOX” una din variantele a) Miscare numai pe axa OX b) Miscare numai pe axa OY c) Miscare compusa pe OX si OY 3) Se fixeaza : a) acceleratia a x / ay sau ax & ay b) timpul t c) coordonatele initiale : xo / yo sau x o & yo d) viteza vo si unghiul αo cu axa OX 4) Se lanseaza “ RUN” de mai multe ori pana nu se mai schimba configuratia 5) Se obtin rezultatele : a) intr-o caseta text sau in doua casete text se dau unele precizari referitoare la felul miscarii pe axe

b) vitezele initiale pe axe vxo / vyo sau vxo & vyo c) coordonatele finale : x, y d) graficele : I. vx = f ( t ) / vy = f ( t ) sau vx = f ( t ) & vy = f ( t ) si v = f ( t ) II. x = f ( t ) / y = f ( t ) sau x = f ( t ) & y = f ( t ) si y = f ( x ) 6) Se pot obtine anumite rezultate , pot fi facute calcule si extrase concluzii de ex . referitoare la : a) Viteza medie si momentana b) Calculul spatiului parcurs din valoarea ariei de sub grafic c) Comparatie dintre micarea rectlinie si plana d) Compuneri de miscarii rectilinii uniforme / uniform variate pe axele OX si OY IMAGINI : Din programul „Aruncarea oblica cu Vo din Xo, Yo sub unghiul �0 fata de axa X” :

S. GRIGORESCU: MISCAREA RECTILINIE _- LECTIE DE FIZICA PENTRU CL. IX-A IN CARE SE FOLOSESTE MEDIUL DE PROGRAMARE LABVIEW. ( INSTRUMENTATIE VIRTUALA ) 221

Din programul „Simularea miscarii unui corp pe un plan inclinat”:

Din programul “Miscari rectilinii si repaus” :

3. Concluzii

♣Elevii invata notiunile de fizica repede si intr-o modalitate atractiva ♣Se foloseste computerul, mijloc modern de predare-invatare ♣Mediul de programare grafica LABVIEW, ofera facilitati de design si proiectare rapida ♣Elevii isi insusesc deprinderi nu numai in domeniul fizicii, dar si al informaticii ♣Programele realizate ofera si intelegerea unor notiuni de matematica de ex : functii, repezentari grafice, etc. ♣ Programele se pot modifica / imbunatati. ♣Se pot realiza cu acelasi mediu LABVIEW, noi programe de lucru, colaborand cu profesorii si elevii in domeniul fizicii, informaticii si matematicii Programele au fost realizate cu LABVIEW 6.1. Asteptam colaborari, observatii, comentarii si critici. Bibliografie [1]. TUTORIAL LABVIEW – AUTOR :CONF DR. SAVU TOM DE LA UPB http://www.labsmn.pub.ro/Academic/LabVIEW/Tutorial.htm [2]. Aplicatii de instrumentatie virtuala Lab View –

autori : M.Munteanu, B.Logofatu, R.Lincke editura CREDIS 2003

[3]. Initiere In Lab view Programare Grafica in Fizica si Electronica

autor : Doru Ursutiu Editura LUX LI BRIS Brasov an 2001 [4]. Tehnologii asistate de calculator

( manual pt. cl. 10-a ) autori : Tom Savu & Gabriela Savu – editura ALL EDUCATINAL Bucuresti an 2000 [5]. Instrumentatie virtuala Lab View - autori : M.Munteanu, B.Logofatu, editura CREDIS 2003