Laboratorio de Física Universitaria II. FISI 3014 Primer semestre del año académico Departamento de Física y Electrónica de la UPR-H

Transcripción

1 Laboratorio de Física Universitaria II. FISI 3014 Primer semestre del año académico Departamento de Física y Electrónica de la UPR-H Introducción El programa de Data Studio 1.7, es una aplicación que funciona con la interfaz modelo 750 de Pasco la cual utilizaremos para nuestros experimentos. DataStudio provee herramientas para procesar datos experimentales como: regresión lineal, manejo de ecuaciones y su representación gráfica, promedios, etc. Todo esto, con el propósito de alcanzar mejores resultados utilizando el laboratorio como auxiliar de la enseñanza. Con la ayuda de la interfaz podemos hacer, además, una gran cantidad de experimentos que ilustran los conceptos fundamentales de la física y otras ramas de la ciencia, ya que permite tomar datos con los sensores adecuados conectados a ella y proveer señales diversas de voltaje. PRECAUCION: Es importante asegurarse de que la interfaz esté encendida antes de encender la computadora, de lo contrario las instrucciones que ofrecemos a continuación no conducen a los resultados esperados. La interfaz enciende accionado un botón en su parte posterior. Si está encendida aparece una pequeña luz verde en el lado izquierdo al frente de ella. ADVERTENCIA: Debemos distinguir la interfaz a la que nos hemos referido hasta ahora, que es una caja de color negro colocada sobre la computadora, y la interfaz virtual, o fotografía de esa caja, que aparecerá en la pantalla del monitor. Cómo acceso Data Studio? Al llegar al laboratorio, los estudiantes encontrarán las computadoras apagadas. El procedimiento para trabajar con ellas empieza encendiendo la interfaz, según dijimos antes, y luego la computadora. En la pantalla aparecerá el icono Física que debe pulsarse dos veces con el botón izquierdo del ratón. Como todas las computadoras del laboratorio tienen instalado el programa de DataStudio, en su pantalla mostrarán un icono de rápido acceso al mismo. Ver la figura 1. DataStudio.lnk Figura 1. Icono que da acceso al programa "DataStudio"

2 Cómo inicio un experimento nuevo? Una vez seleccionado el icono que da acceso al programa, mediante doble pulsación del botón izquierdo del ratón, se inicia el programa desplegando su pantalla de bienvenida. Ver la figura 2. Para comenzar, seleccionemos en la pantalla de bienvenida el área Crear experimento. Esto se hace pulsando el botón izquierdo del ratón una sola vez. En respuesta, el programa presenta la siguiente pantalla. Figura 2. Pantalla de bienvenida

3 Cómo configuro la interfaz virtual para trabajar mi experimento? Ver la figura 3. En ella tenemos lo siguiente: Un rectángulo en blanco, en la esquina superior izquierda, con el encabezado Datos ; un rectángulo titulado Pantallas y el cuadro con el título Configuración del experimento que tiene, a su vez, tres rectángulos adicionales: uno de ellos titulado Sensores, otro, Ayuda y uno más, sin título, pero con una fotografía de la caja de interfaz, a la que nos hemos referido con el nombre de interfaz virtual para distinguirla de la interfaz verdadera o caja de color negro colocada sobre la computadora. La ventana de los Sensores tiene una lista de estos en orden alfabético. Como es angosta, los nombres no aparecen completos. Podemos hacerla más ancha colocando el apuntador del ratón sobre la línea que divide esta ventana de la que contiene a la interfaz virtual. Al hacerlo, el apuntador se convierte en una flecha negra, sólida, horizontal con dos puntas ( ). Hundimos el botón izquierdo del ratón y lo mantenemos así mientras movemos el ratón hacia la derecha. El resultado es que la ventana aumenta su ancho hasta hacer visibles los nombres completos de los sensores. Figura 3. Pantalla para crear un experimento

4 Cómo instalo un sensor en la interfaz virtual y en la real? En cualquier experimento vamos a necesitar por lo menos un sensor. Para conectarlo, lo seleccionamos en la lista de sensores con una pulsación doble del botón izquierdo del ratón. Supongamos que elegimos el sensor de luz. Para encontrarlo, colocamos el apuntador del ratón sobre un pequeño rectángulo azul-gris a la derecha de la ventana, en su parte superior. Oprimimos el botón izquierdo del ratón y lo mantenemos así mientras movemos el ratón hacia abajo. Esto nos permite recorrer la lista de sensores hasta el fondo, si así lo deseamos. Cuando encontremos el sensor de luz nos detenemos y lo seleccionamos con una pulsación doble del botón izquierdo del ratón. El sensor se asocia automáticamente con el primer canal analógico disponible en la interfaz virtual, en este caso, el A. Ver la figura 4 en donde una bombilla encendida, llamada sensor de luz, aparece unida con una línea al canal A de la interfaz virtual. A continuación enchufamos el sensor real en el canal A de la caja de interfaz. Al terminar estas acciones el sensor de luz y el programa están listos para trabajar. Si necesitamos otros sensores, procedemos de manera similar hasta agotar los tres canales disponibles: A, B y C de las dos interfaces. Figura 4. El sensor de luz está asociado con el canal A de la interfaz virtual

5 Cómo empiezo a tomar medidas y veo sus valores? El siguiente paso consiste en hacer las medidas con los sensores. Esto se logra con la ayuda de la ventana Pantallas. Podemos seleccionar cualquiera de las ocho opciones: Cuaderno de Práctica, Gráfico, Histograma, etc., pero por ahora nos interesa mencionar solamente tres: Gráfico, Medidor analógico y Medidor digital, ya que el procedimiento es el mismo para las demás. Si seleccionamos el Gráfico obtendremos una gráfica de los valores de la variable medida en función del tiempo. Los medidores analógico y digital nos ofrecerán la lectura del valor de la variable medida en una escala analógica o digital. La selección se hace pulsando dos veces el botón izquierdo del ratón cuando el apuntador está sobre el objeto que se desea seleccionar, en este caso, el Gráfico. Al hacerlo, aparece la pantalla de la figura 5. Ahora tenemos que seleccionar la variable que deseamos graficar en función del tiempo. Tenemos dos opciones: el voltaje del canal A, o la intensidad luminosa porcentual medida por el sensor de luz enchufado al canal A. Para hacer la selección pulsamos una vez el botón izquierdo del ratón sobre la línea que nos interesa y movemos el apuntador hasta el botón Aceptar y damos otra pulsación. Por último, llevamos el apuntador del ratón al botón Inicio y pulsamos una vez el botón izquierdo del ratón. Observamos que las mediciones empiezan a ser tomadas. Para detenerlas usamos el botón Detener. Figura 5. En respuesta a seleccionar el Gráfico en Pantallas aparece esta ventana

6 Cómo logro una señal de salida de la interfaz? En la figura 3 vemos que en el extremo inferior de la ventana de Sensores hay una ventana adicional, pequeña, titulada Salida de señal. Su único elemento es: Salida. Si lo seleccionamos con doble pulsación del botón izquierdo del ratón obtenemos la ventanilla titulada Generador de señal. Ver la figura 6. En este caso particular aparece la palabra Sinusoide, que identifica al tipo de señal, pero podemos ver otros tipos pulsando el triángulo invertido que aparece al extremo derecho de la ventana. Moviendo el cursor de la derecha, hacia arriba y hacia abajo notamos los nombres de otros tipos de señal: nueve en total, empezando con Voltaje CC, Sinusoide, Onda cuadrada, etc., hasta Rampa descendente positiva en el último lugar. En la misma ventana podemos seleccionar la amplitud y frecuencia de cualquiera de las señales disponibles. La máxima amplitud es de V. La señal llamada Voltaje CC corresponde a un voltaje constante, también llamado DC. En el experimento de ley de Ohm necesitaremos una señal de rampa ascendente positiva que empiece en cero y suba hasta 5.0V. El tiempo que tarda en hacerlo es el inverso de la frecuencia. Las frecuencias se pueden escoger desde la mínima de Hz, que equivale a un tiempo, o período de 1/0.001 = 1000 s, hasta 50 khz en intervalos de Hz. Supongamos que necesitamos una señal de rampa ascendente positiva que empiece en 0 V y suba gradualmente hasta 5.0 V en 100 s. El inverso de 100 s es 1/100 = 0.01 Hz, asi que escogemos ese tipo de señal y escribimos V en la ventana de amplitud y 0.01 Hz en la de frecuencia. Una vez hecho esto cerramos la ventana con la en su esquina superior derecha. Figura 6. Configuración del generador de señal ADVERTENCIA: Estas instrucciones son generales y su seguimiento rutinario constituye parte del proceso normal cada vez que se intente usar el programa DataStudio y la interfaz correspondiente.