XII Konferencja

Uniwersytet Wirtualny VU2012 Model

Narzędzia Praktyka

Andrzej ŻYŁAWSKI Warszawska Wyższa Szkoła Informatyki

Marcin GODZIEMBA-MALISZEWSKI Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy

• Geneza • Założenia merytoryczne i techniczne do budowy symulatorów programowych

• Tematyka opracowanych ćwiczeń • Przykłady wybranych ćwiczeń • Podsumowanie

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

2/29

• Symulatory programowe z dziedziny fizyki, elektrotechniki i elektroniki opracowane zostały w ramach projektu: "Z teorią w praktyce - program rozwoju oferty dydaktycznej WWSI we współpracy z pracodawcami" realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. • Zestaw ćwiczeń obejmuje reprezentatywne działy: – Fizyka: kinematyka, dynamika, termodynamika, optyka – Elektrotechnika: przepływ prądu – Elektronika: elementy elektryczne i elektronicznych

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

3/29

• Opracowanie i udostępnienie spójnego pakietu symulatorów programowych wspomagających proces nauczania • Odwzorowanie eksperymentu z wykorzystaniem modelu matematycznego bądź na podstawie zbioru wyników pomiarów. • Umożliwienie „nauki na błędach”. • Realizacja zaplanowanego przyrostu kompetencji • Opracowanie i udostępnienie scenariuszy prowadzenia ćwiczeń będących jednocześnie instrukcją i protokołem z wykonania ćwiczenia przez studenta • Opracowanie i udostępnienie prezentacji będącej instrukcją dla prowadzącego XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

4/29

• Modułowa budowa aplikacji: – fasada aplikacji: organizuje dostęp do poszczególnych przyrządów wirtualnych realizujących konkretne badania oraz wyświetla niezbędne informacje o ćwiczeniu – wirtualne przyrządy pomiarowe: dynamicznie ładowane przyrządy pomiarowe realizujące konkretne badania w ramach ćwiczenia

• Wykorzystanie pakietu oprogramowania LabVIEW do wykonania symulatorów

• Możliwość umieszczenia Wirtualnego przyrządu pomiarowego na stronie WWW • Możliwość późniejszej integracji z systemem LMS

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

5/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

6/29

• Spójny interfejs • Dynamicznie ładowane wirtualne przyrządy pomiarowe • Konfiguracja aplikacji w oparciu dane zawarte w plikach XML lub binarnych (możliwość pobierania danych z bazy danych lub systemu LMS) • Dynamicznie ładowany scenariusz ćwiczenia • Możliwość pobrania danych o użytkowniku za pośrednictwem usługi sieciowej • Możliwość wysłania informacji o przebiegu ćwiczenia do systemu LMS za pośrednictwem usługi sieciowej

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

7/29

• Rzut poziomy, pionowy i ukośny • Równia pochyła • Wahadło fizyczne • Prawa gazowe

• Przewodnictwo cieplne metali • Podstawowe zagadnienia optyki

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

8/29

• Prawo Ohma i pomiar rezystancji • Badanie praw Kirchhoffa • Badanie całkującego i różniczkującego układu RC

• Badanie układów RLC

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

9/29

• Badanie diody półprzewodnikowej • Badanie tranzystora bipolarnego • Badanie tranzystora unipolarnego • Badanie wzmacniacza operacyjnego

• Prawo Ohma i pomiar rezystancji

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

10/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

11/29

1. Pomiary napięcia i natężenia prądu płynącego w obwodzie dla zadanych rezystancji

2. Pomiary rezystancji 3. Badanie termistora 4. Szeregowe łączenie rezystorów 5. Równoległe łączenie rezystorów

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

12/29

Celem ćwiczenia jest przedstawienie prawa Ohma oraz pokazanie zależności pomiędzy prądem a napięciem w liniowym obwodzie prądu stałego.

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

13/29

Celem ćwiczenia jest przedstawienie prawa Ohma oraz pokazanie zależności pomiędzy prądem a napięciem w liniowym obwodzie prądu stałego.

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

14/29

Celem ćwiczenia jest poznanie typowych metod pośrednich pomiaru rezystancji elementów liniowych o małej i dużej oporności oraz źródeł błędu i ich korekcja w tych pomiarach. Pomiary są wykonywane w wariantach układów pomiarowych służących do pośredniego pomiaru rezystancji opierających się na wykorzystaniu prawa Ohma. • Układ poprawnie mierzonego prądu • Układ poprawnie mierzonego napięcia

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

15/29

Konfiguracja symulacji

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

16/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

17/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

18/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

19/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

20/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

21/29

1. Wykorzystując metodę techniczną pomiaru rezystancji wyznaczyć charakterystyki termistora: – Zależność rezystancji od napięcia zasilania (R=f(U)) dla kilku wybranych temperatur. – Zależność rezystancji od temperatury(R=f(T)) przy stałym napięciu zasilania dla kilku wybranych temperatur i napięć zasilających.

– Na podstawie zebranych wyników sporządzić wykresy U=f(R) lub R=f(U), R=f(T) oraz ln(R)=f(T)

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

22/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

23/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

24/29

1. Zbadać zależność okresu drgań wahadła w zależności od jego masy dla małych (20) 2. Zbadać zależność okresu drgań wahadła w zależności od kąta wychylenia dla kilku wybranych mas

3. zbadać zależność okresu drgań wahadła w zależności od długości wahadła dla małych (15) 4. Wyznaczyć krzywą obrazującą stosunek okresu drgań własnych do okresu drgań wahadła fizycznego w zależności od kąta wychylenia

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

25/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

26/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

27/29

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

28/29

• Eksperyment symulacyjny umożliwia obserwacje zachowania się modeli realnych obiektów lub zjawisk w „rzeczywistości wirtualnej”, stworzonej za pomocą programu komputerowego co ułatwia przyswajanie i zapamiętywanie wiedzy przez słuchaczy • Ćwiczenia laboratoryjne z wykorzystaniem symulatorów programowych są pakietami wspomagającymi nauczanie podstaw fizyki, elektrotechniki i elektroniki w szkołach średnich jak i na uczelniach wyższych • Eksperyment symulacyjny można wielokrotnie powtarzać, zmieniając za każdym razem parametry oraz obserwować i analizować wpływ tych zmian na przebieg zjawiska umożliwiając naukę na błędach i samokontrolę stopnia zrozumienia i opanowania materiału dydaktycznego przez słuchacza

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska

29/29

Andrzej Żyławski [email protected]

Marcin Godziemba-Maliszewski [email protected]

XII Konferencja Uniwersytet Wirtualny – Model Narzędzia Praktyka 13 – 15 czerwca 2012 r. Politechnika Warszawska