FE /FĐZĐK EĞĐTĐMĐ DE ĐLERĐ HESAP MAKĐ ESĐ DESTEKLĐ LABORATUVAR TEK OLOJĐSĐ VE KULLA IMI

Transkript

1 613 FE /FĐZĐK EĞĐTĐMĐ DE ĐLERĐ HESAP MAKĐ ESĐ DESTEKLĐ LABORATUVAR TEK OLOJĐSĐ VE KULLA IMI Gürcan UZAL 1, Aytekin ERDEM 1, Yaşar ERSOY 2 1 Namık Kemal Üni. Meslek Yüksekokulu, Tekirdağ 2 ODTÜ Emekli Öğretim Üyesi/TFV Eğitim Danışmanı, Ankara Özet Bu çalışmada sunulan fizik eğitimi laboratuvar etkinlik örnekleri, daha önceden öğretmen eğitiminde denenmiş bir takım öğretim materyalleridir. Daha açıkçası, öğretim materyalleri, Türk Fizik Vakfı (TFV) nın girişimi ve üniversite-okul işbirliği ile Trakya yöresindeki fen/fizik öğretmenleri için düzenlenen ve uygulamalı olarak son üç yıldır gerçekleştirilen seminer/çalıştaylarda kullanılan ve de daha sonra kullanılacak olan öğretim materyallerinden küçük bir demettir. Bu sunuda öncelikle, Bilgisayar Destekli Laboratuvar (MBL:Microcomputer- Based Laboratory), Đleri Hesap Makinesi Destekli Laboratuvar (CBL:Calculator- Based Laboratory) ve Đleri Hesap Makinesi Destekli Mesafeleyici (CBR:Calculator-Based Ranger) cihazları ve kullanım alanlarıyla ilgili algılayıcılar (sensörler) tanıtılmakta; bu araçların kullanımı ile ilgili bilgiler sunularak, ileri (Grafik ve CAS) HeMa ve avadanlıklarını içeren teknolojilerden yararlanılarak hazırlanan fen/fizik ünitelerine ilişkin bazı deneylerden (pillerin seri bağlanması ve meyve pili vb.) oluşan öğretim materyallerinden örneklere yer verilmektedir. Anahtar Sözcükler: Grafik HeMa, Fen/Fizik öğretimi, Öğretmen eğitimi, MBL, CBL, CBR. GĐRĐŞ Geleneksel yaklaşım ve yöntemlerle okullarda gerçekleştirilen sıradan ve yaygın eğitim, günler geçtikçe öğrencilere yabancılaşmakta; öğrencilerin sınıf ve okul ortamının dışına itilmesine neden olmaktadır. Çünkü öğrenciler günlük yaşamlarında görsel kitle araçları, bilgisayar oyunları, bankamatik, yazar kasa,

2 614 optik okuyucu, uzaktan kumanda araçları, mekanik ve elektronik oyuncaklar vb. teknolojik ürünler ile iç içe olup her yaş grubundan çocuklar bu tür elektromekanik cihazlara yakınlık kazanmışlardır. Gelişme ve değişme, günlük yaşantımızda ve iş dünyasında sürmektedir. Doğal olarak öğrenciler bu cihazların benzerlerini kullanarak bazı yeni bilgileri de benzer yaklaşımla ve ortamlarda öğrenmeyi beklemekte; ilgilerini farklı noktalara odaklamakta; eğitimde bilinen paradigmalar değişmektedir. Biz eğitimciler ise öğrencilerin fen derslerinde öncelikle bu tür araçlarla öğrenmelerine yardımcı olmak yerine, çekici olmayan son derece yavan denebilecek görsel öğelerden uzak sıkıcı ders kitaplarını kullanarak, karatahta üzerinde tamamen heyecandan uzak bir yaklaşımla, renksiz şekiller ve rakamlar içinde boğuldukları bir ortamda, bizim bilgi dediğimiz, onların ise sıkıcı ifadeler ve semboller olarak algıladıkları disiplinleri anlamalarını, konuları öğrenmelerini ve kavramaların gelişmesini beklemekteyiz. Oysa öğrencilerin teknoloji kullanma eğilimlerini dikkate alarak, öğrenmelerini çekici kılabilmek için, fen/fizik öğretiminde Bilgisayar Destekli Laboratuvar (MBL:Microcomputer-Based Laboratory), Đleri Hesap Makinesi Destekli Laboratuvar (CBL:Calculator-Based Laboratory) ve Đleri Hesap Makinesi Destekli Mesafeleyici (CBR:Calculator-Based Ranger) cihazları kullanılarak daha ilginç, basit olduğu kadar daha etkili, yalnızca laboratuvar değil birçok ortamda (örneğin derslik, koridor, okul bahçesi vb alanlar) gerçekleştirilebilecek deneyler düzenlenmekte; öğrencilerin etkinliklere doğrudan katılımı sağlanabilmektedir. Yukarıda kısaca belirtilen bu araç ve cihazlara bağlanan değişik türdeki algılayıcılar (sensörler) yardımı ile toplanan veriler hesap makinesine veya bilgisayara aktarılmakta, derlenen veya daha önceden yüklenen veriler hızlıca işlenmekte, analiz edilmekte ve elde edilen bulgular görselleştirilerek sunulabilmektedir. Daha açıkçası, grafik hesap makinesi (GHeMa) veya bilgisayarlardaki programlar, elde edilen bu verilerin kolaylıkla ve kısa bir sürede analiz edilebilmesini ve grafiklerinin çizilebilmesini kolaylaştırmakta; zamandan kazanç sağlamaktadır. Eğitimde GHeMa destekli laboratuvar teknolojisinin kullanımı; öğrencilerin fen ve fizik konularını anlamaları, öğrendikleri temel

3 615 kavramları günlük deneylerle pekiştirebilmeleri ve öğrencilere sınıf dışında da deneyleri yapabilme yeteneğinin kazandırılması açısından önemlidir. Bu incelemede sözkonusu araç ve cihazlar kısaca tanıtıldıktan sonra geliştirilen bir dizi öğretim materyali içinden birkaç tanesi açıklanmaktadır. BĐLGĐSAYAR DESTEKLĐ LABORATUVAR (MBL:MICROCOMPUTER-BASED LABORATORY) Onlarca yıldan beri, çoğu deneysel fizik araştırma laboratuvarlarında, bilgisayara bağlanan algılayıcılar (sensörler) kullanılmaktadır. Bir algılayıcının bilgisayara bağlanması; deneysel verinin toplanması, analizi ve görüntülenmesi için çok güçlü bir sistem yaratır. Bir kaç yıl önce bilgisayarlı deneyler yapmak çok zordu ve özel programlama yeteneklerine gereksinim duyulurdu. Yalnızca bir kaç yıl önce bir çok öğretmen, okulda ya da üniversitedeki laboratuvarlarda bulunan bilgisayarı kullanarak deneyleri kontrol etmenin zor olduğuna inanırlardı. Bugün donanımı ve yazılımı kullanmak kolaydır ve aşağıda tanımlanacağı gibi; hem Macintosh hem de MS-DOS/Windows mikrobilgisayar sistemleri ile deneyler kolayca kontrol edilebilir. Tipik bir MBL-sistemi bir mikrobilgisayara arabirim olarak adlandırılan bir elektronik cihaz yoluyla bağlanan algılayıcıdan ya da probdan oluşur (Şekil 1). Şekil 1. Mikrobilgisayar destekli laboratuvar düzeneği. Bir MBL-sistemi geleneksel laboratuvar uygulamalarını yapmak için kullanılabilir. Fakat MBL sisteminin eğitimsel avantajı, fiziksel verinin gerçek

4 616 zamanda toplanması ile verinin analiz ve sunum için derhal hazır olmasıdır. MBL- CBL gereçlerini kullanmanın üstünlükleri (avantajları) şöyle özetlenebilir: Öğrenci tarafından yönlendirilen araştırmalara izin verir. Veri toplama ve görüntülemedeki zaman kaybına neden olan işlemleri öğrencinin yapmasına gerek kalmaz Veri, gerçek zamanlı olarak grafiksel formda görüntülenir. Öğrenciler geri beslemeyi hemen elde ederler. Deneysel koşullardaki değişikliklerin sonucu kolaylıkla araştırılabilir. Öğrenciler laboratuvardaki zamanlarının büyük bir bölümünü fiziksel olayları gözlemeye, yorumlamaya, tartışmaya ve grup arkadaşlarıyla birlikte verileri analiz etmeye harcarlar. Donanım ve yazılım gereçleri, genellikle, deneylerden bağımsızdır. Öğrenciler farklı fiziksel, kimyasal ve biyolojik olaylara odaklanabilirler. Bilimsel araştırma için ilköğretimden üniversite düzeyine kadar her öğretim biriminde kullanılabilir (Bernhard ve Bernhard, 1998; alıntı; Krajcik ve Layman, 1992; Thorton, 1997; Carlsson, ve ark.,1998). ĐLERĐ HESAP MAKĐ ESĐ DESTEKLĐ LABORATUVAR (CBL:CALCULATOR-BASED LABORATORY) Şekil 2. CBL 2 CBL 2, Grafik Hesap Makinesi veya Đleri Hesap Makineleri ile fiziksel olayları algılayan sensörlerin bağlantılarını sağlayan bir veri toplama arabirimidir. Veri toplama problarının bağlandığı üç analog (CH1, CH2 ve CH3) ve bir dijital (DIG/SONIC) kanalı vardır.

5 617 CBL 2 üç tuşa ( butona )sahiptir. Bunların adı ve işlevi şunlardır: Transfer Tuşu (Butonu): CBL 2 ve ona eklenen Grafik Hesap Makinesi arasında hesap makinesi yazılım uygulamaları veya programlarının transferini (iletimini) başlatır. Hızlı Kurma Tuşu (Quick Set Up Butonu): CBL 2 nin belleğine depolanmış herhangi veriyi siler. Sonra takılan sensörlerin bulunduğu kanalları kimlik bilgileri (sensör tipleri) için kontrol eder ve verileri toplamak için onları hazırlar. Hesap makinesi kullanılmayıp yalnızca sensörlerle çalışıldığında bu buton kullanılır. Başlatma/Durdurma Tuşu (Start/Stop Butonu): Quick Set Up için örneklemeyi başlatır. CBL 2 de aynı zamanda üç tane LED bulunmaktadır: Kırmızı LED : Bir hata koşulunu gösterir. Sarı LED : CBL 2 nin veri örneklerini toplamaya hazır olduğunu gösterir. Yeşil LED : CBL 2 nin veri topladığını gösterir. CBL 2, ilköğretim matematik ve fen, biyoloji, kimya, fizik ve lise matematiğinde veri toplama cihazı olarak kullanılır. CBL 2, mevcut 40 tan fazla sensör ile veri toplar. Bunlardan bazıları Çizelge 1 de verilmiştir (TI, 2004). Çizelge 1. CBL 2 ile Kullanılabilen Bazı Vernier Sensörleri CBL Hareket Dedektörü Đletkenlik Sensörü CBL Mikrofon Đyon Seçici Elektrotlar (NO - 3, Cl -, Ca 2+, NH 4 Sayısal Kontrol Birimi Đyon Seçici Elektrot Yükselteci Çift Kademeli Kuvvet Sensörü Enstrümantasyon Yükselteci Öğrenci Kuvvet Sensörü Öğrenci Radyason Göstericisi Akış Debisi Sensörü CO 2 Gaz Sensörü Manyetik Alan Sensörü O 2 Gaz Sensörü Düşük-g Đvme Ölçer Çözünmüş Oksijen Sensörü 25-g Đvme Ölçer Biyoloji Gas Basınç Sensörü Türbülans Sensörü Gaz Basınç Sensörü 3-Eksenli Đvme Ölçer Solunum Gösterici Kemer Ekstra Uzun Sıcaklık Sensörü EKG Sensörü Akım/Gerilim Sensör Sistemi Paslanmaz Çelik Sıcaklık Sensörü Vernier Işıl Kapı Bağıl Nem Sensörü Direkt Bağlantılı Sıcaklık Sensörü ph Sensörü Basınç Sensörü Eksersizli Kalp Ritim Göstericisi Isılçift Kalp Ritim Göstericisi Kalorimetre Barometre

6 618 ĐLERĐ HESAP MAKĐ ELERĐ Đleri hesap makineleri, yalnızca bir aygıt değil gelişmiş matematik yazılımlarını kapsamaktadır. Bunlar; Bilgisayar Cebir Sistemi (CAS- Computer Algebra System), Diferensiyel Denklemler, 2- Boyutlu Grafikleme ve Veri Analizleri, Dönüşümlerle 3-Boyutlu Grafikleme, Lineer Cebir, Etkileşimli Sayısal Çözücü, Sabitler, Birim Şekil 3. Đleri Hesap makinesi Dönüşümleri, Đstatistiksel Tahminler ve Seçenekli Assembly Programlama Dili gibi yazılımlardır ( com/voyage.htm). ĐLERĐ HESAP MAKĐ ESĐ DESTEKLĐ MESAFELEYĐCĐ (CBR:CALCULATOR-BASED RA GER) Hareket Dedektörü (Motion Detector) Hareket dedektörü otomatik mesafe bulucu gibi çalışır. Bu cihaz, insan kulağının duyamadığı ayarlanabilen ultrasonik ses darbeleri gönderir. Cisimden yansıyan darbelerin geri dönmesi sırasında geçen süre; mesafeyi, hızı ve ivmeyi hesaplamak için kullanılır. Ölçüm mesafe aralığı Şekil 4. Hareket dedektörü 0.5 cm ile 6 metredir. Bu dedektör, cisimlere çarpıp kendisine geri dönen bir sinyali gönderir. Bu sinyal ses, demetinin merkez çizgisinin üst ve altında açı ile oluşan konik şekilli bir alanı doldurur (Şekil 5). Şekil 5. Ultrasonik ses demeti

7 619 Hareket dedektörü iki konumlu duyarlılık anahtarına sahiptir. Ray konumu, hareketli rayların ve oyuncak arabaların kullanıldğı; normal konum ise yürüyen insan, top fırlatma (atma), zıplayan top, sarkaç vb. tüm diğer etkinlikler için tasarlanmıştır (Şekil 6) (TI, 2006). Şekil 6. Anahtar ayar konumları ALGILAYICILAR (SE SÖRLER) Vernier Sensörleri Vernier algılayıcıları (sensörleri), fizik laboratuvarlarındaki mesafe, hız, ivme, kuvvet, voltaj, akım, manyetik alan ve ışık verisi ölçümlerini daha kesin kılmaktadır. Öğrencilerin, daha önce sınıf ortamında uygulanması pratik olmayan ölçümleri yapmalarına olanak sağlamaktadırlar. Bu algılayıcıların yardımı ile bilgisayarın ve hesap makinelerinin tam anlamıyla fizik derslerine katılabilmeleri olanağı elde edilebilmiştir. Fizik Derslerinde Kullanılabilecek Algılayıcılar (Sensörler) Mikrofon Bir çubuğun içine ve uç kısmına yerleştirilen bir elektret mikrofondan oluşmaktadır. Đnsan seslerinin, müzik aletlerinin veya diyapozonların dalga Şekil 7. Mikrofon şeklini görmek ve incelemek için kullanılabilir ( probes/mca-bta.html).

8 620 Düşük-g Đvme Ölçer Düşük-g Đvmeölçer, deneylerin çoğunda kullanılabilir. Bir arabanın (gerçek veya oyuncak), asansörün, sarkaç topunun ya da lunaparkta bindiğiniz oyuncakların tek boyutlu hareketini incelemek için kullanabilirsiniz. Ölçme kademesi ± 50 Şekil 8. Düşük-g Đvmeölçer m/s 2 (± 5 g) dır ( com /probes/lga-bta.html). Çift Kademeli Kuvvet Algılayıcısı (Sensörü) Bu kuvvet algılayıcısının iki kademesi vardır: 10 ile + 10 N ve -50 ile + 50 N. Deney sehpasına ya da hareketli arabaya kolayca monte edilebilir veya yaylı terazinin yerine kullanılabilir. Sürtünmeyi, yalın harmonik devinimi, çarpışma etkisini ya da merkezcil kuvveti incelememize Şekil 9. Çift Kademeli Kuvvet olanak sağlar Sensörü probes/ dfs -bta.html). Akım Probu ve Diferansiyel Gerilim Probu Şekil 10. Akım Probu Şekil 11. Diferansiyel Gerilim Probu Düşük gerilimli DC ve AC devrelerdeki akımları ve gerilimleri izlemek için Akım Probu ve/veya Diferansiyel Gerilim Probu kullanılabilir. Bu sensörler pek çok pil ve ampul devresini veya seri ve paralel devreleri incelemek için idealdir ( /dvp - bta.html).

9 621 Vernier Işıl Kapı Şekil 12. Vernier Işıl Kapı Işıl kapılar; serbest düşüşü, yuvarlanan nesneleri, havadaki çarpışmaları, sarkaçları vb. incelemek için kullanılabilir. Bu ışıl kapı, bir deney sehpası üzerine kolaylıkla monte edilebilir. Kablonun ucunda stereo bir ses fişi vardır ( com/probes/vpg-btd.html). Manyetik Alan Sensörü Hall Effect dönüştürücüsünü kullanan bu sensör, yerin manyetik alanını ölçebilecek kadar duyarlıdır. Doğal mıknatısların, bobinlerin ve elektrikli cihazların çevresindeki manyetik alanı ölçmek için de kullanılabilir ( Şekil 13. Manyetik Alan Sensörü Işık Sensörü Şekil 14. Işık Sensörü Işık sensörü verdiği spektral tepki bakımından insan gözüne benzer ve anahtarla seçilen üç farklı ışık aralığında kullanılabilir. Ters kare yasası deneyleri ya da güneş enerjisini incelemek için kullanılabilir (

10 622 Paslanmaz Çelik Sıcaklık Probu Şekil 15. Paslanmaz Çelik Sıcaklık Probu Paslanmaz Çelik Sıcaklık Probu, ısı ölçümünde kullanılan, kesin, dayanıklı ve pahalı olmayan bir sensördür. Ölçüm aralığı: - 25 o C ile o C dir ( SO UÇ VE Ö ERĐLER Araştırmacılar, MBL ve CBL malzemelerini kullanan öğrencilerin öğrenme ve akılda tutma yeteneklerini önemli ölçüde geliştirmeleri ile ilgili güçlü kanıtlar bulmalarına karşın, bu konuda aletlerin tek başına yeterli olmadığına da dikkat çekmişlerdir. Ayrıca onlar; aletler, müfredat, sosyal ve fiziksel faktörler tarafından oluşturulan öğrenme ortamının beş özelliğinin bulunduğuna ve bu özelliklerin öncelikle öğrenme kazanımlarından sorumlu olduğuna inanırlar. Bunlar: Öğrenciler fiziksel dünyaya odaklanırlar. Ani geri besleme elde edilir. Đşbirliği teşvik edilir. Güçlü aletler gereksiz sıkıcı işleri azaltır. Öğrenciler çok genele ve soyuta geçmeden önce, daha belirli ve tanıdık konuları anlarlar, şeklinde başlıklar altında toplanabilir. Literatür CBL teknolojisinin kullanımından büyük yararlar sağlanacağını önerse de; teknolojinin dikkatle uygulanmasına önem verilmezse, olası problemlerin çıkabileceği de dikkate alınmalıdır. Bu konuda yapılan az miktardaki araştırma, grafiksel kavramların şekillenmesinde CBL kullanımının yararlı olabileceğini belirtmektedir. Ancak, son kararı vermek için henüz çok erkendir. Araştırmacıların veri toplama cihazlarının avantajları üzerine açık ve net ifadeler oluşturabilmeleri için bu konunun derinlemesine araştırılması gerekmektedir (Lapp ve Moenk, 1999; alıntı: Thornton ve Sokolff, 1990).

11 623 KAY AKÇA Bernhard, K., Bernhard, J. (1998). Science for All using microcomputer based laboratory tools for students with physical disabilities. Paper presented at the International Conference Practical Work in Science Education, Copenhagen, May Carlsson, H., Igglund, R. ve Bernhard, J. (1998). Implementing Computerbased Labwork in Physics. Proceedings of the International Conference Practical Work in Science Education, Copenhagen, 20-23May Krajcik, J.,S. ve Layman J.W. (1992). Microcomputer-based Laboratories in the Science Classroom. Research Matters to the Science Teacher, National Association for Research in Science Teaching Monograph No. 5, p Lapp, A., Moenk, S.,J. (1999). Calculator-Based Laboratory Technology: What Does Research Suggest? TI-Texas Instruments (2004). Getting Started with the CBL 2 System TI-Texas Instruments (2006). Getting Started with the CBR 2 Sonic Motion Detector. Thornton, R. K. ve Sokoloff, D.,R. (1990). Learning motion concepts using realtime microcompuer-based laboratory tools. American Journal of Physics, 58(9), Thornton, R. K. (1997). Learning Physics Concepts in the Introductory Course: Microcomputer-based Labs and Interactive Lecture Demonstration. In Wilson 8ed.) Conference on the Introductory Physics Course. New York, USA: Wiley. Internet Kaynakları

12 EK A: ÖĞRETĐM MATERYALĐ- ETKĐ LĐK ÖR EĞĐ ETKĐ LĐK 1: MEYVE PĐLĐ Matematik Kavramları Fen Kavramları * Ölçüm * Veri Toplama * Veri Analizi * Deneysel Tasarım * Değişim Hızı * Fiziksel Bilim Malzemeler CBL 2 TM Sistemi TI Grafik Hesap makinesi 6 inç lik birimden-birime bağlantı kablosu TI gerilim sensörü Bakır levha ya da küçük bakır parçası Çinko levha Piller için 5 farklı tipten meyve (portakal, limon, muz, patates, domates, elma, vb.) Meyvede oluklar açmak için plastik bıçak Bakır ve çinko levhayı yıkamak ve kurutmak için su ve havlu Cetvel Tanıtım Bir bakır ve çinko levha ile yapabileceğiniz patates pilini duymuşsunuzdur. Bunun çalışması sizi şaşırtır mı? Bu araştırmada, pil olabilme yeteneğine sahip birkaç malzemeyi inceleyeceksiniz. Patates ya da diğer meyvelerden oluşan malzeme bataryadaki elektrolit olarak görev yapar. Bu elektrolitler elektrik akışı için, iyonların ayrışmasına izin verirler. Reaksiyon; iki metal terminal, bağlandıkları malzemenin (elektrolit) cinsi, iki metal arasındaki uzaklık ve sıvıyla temas miktarı gibi bir çok faktörün sonucudur. Bu deneyde, elektrolit hariç bütün değişkenleri kontrol etmeye çalışacaksınız ve en iyi bataryayı keşfedeceksiniz. Bu etkinlikte: -Gerilim verilerini toplayacaksınız ve grafik çizeceksiniz.

13 625 -Grafiği kullanarak farklı meyve pillerinin değerlerini karşılaştıracaksınız. -En iyi pil için gerilimdeki değişim oranını belirleyeceksiniz. Deneye başlamadan önce, bataryada elektrolit olarak meyve kullanıldığında üretilen gerilim olan, ölçmek istediğiniz büyüklük hariç, bütün değişkenleri kontrol ediniz. Deneyin Hazırlanması: 1. Bir bakır ve çinko levha seçin. Bakır ile aynı boyutta ve kalınlıktaki bir çinko levha kullanmak daha iyi sonuç verir. Bakır ve çinko levhayı sabun ve suyla temizleyin ve kurulayın. Öğrenci Veri Raporu Sayfasındaki birinci soruyu yanıtlayın. 2. Bir parçadan diğerine geçerken iki metali temizlemek için bir su kabı bulundurun. Aynı zamanda, bir kağıt havluyu, meyvede çentikler açmak için plastik bir bıçağa ve çentikler arasındaki 2 cm lik uzaklıkları ölçmek için bir cetvele (bu uzaklık tüm bataryalar için aynı olmalıdır) ihtiyacınız olacak. 3. Test etmek için 5 meyveyi alın. Onları test edeceğiniz sıra önemli değildir, fakat deneye başlamadan önce hepsine bir numara vermeniz gerekir. Öğrenci Veri Raporu Sayfasındaki 2. soruya ait tablonun ilk iki sütununu doldurun. 4. Hesap makinenize CBL 2 TM sistemini bağlayın. TI gerilim sensörünü CBL 2 TM nin birinci kanalına (CH1) bağlayın. 5. Hesap makinesinde DataMate TM programını çalıştırın. Hesap makinesinde DataMate otomatik olarak TI gerilim sensörünü tanır ve default-önceden belirlenmiş deneyi yükler (Biz bu ayarları değiştireceğiz). DataMate in ana ekranı şekilde görülmektedir. 6. Setup ekranına gitmek için SETUP ı seçin.

14 Kursörü MODE a hareket ettirmek için hesap makinesi üzerinde (aşağı) veya (yukarı) ok tuşlarına ve a basın. 8. EVENTS WITH ENTRY i seçin. 9. Ana ekrana dönmek için OK i seçin. 10. Test edilecek meyveye batırılmadan önce TI gerilim sensörünün uçlarını bakır ve çinko levha ile birleştirin. Veri Toplama 1. Veri toplamaya başlamak için START ı seçin. 2. Kontrol okumasını yapmak için bakır ve çinko levhayı birbirine dokundurun. Bu sayı yaklaşık 0 volt olmalıdır. Veri noktasını almak için hesap makinesi üzerindeki a basın ve görüntü geldiğinde a basın. 3. Şimdi bakır ve çinko levhaları 1 no.lu meyve içine aralarında 2 cm uzaklık olacak şekilde batırın. Hesap makinesi üzerindeki gerilim okuması değişmelidir. Veri noktasını almak için hesap makinesi üzerinde a basın ve görüntü geldiğinde e basın. 4. Bütün meyveleriniz için veri toplayıncaya kadar bu prosesi tekrarlayın. Son veri noktası toplandıktan sonra, veri toplamayı sonlandırmak için hesap makinesi üzerinde düğmesine basın. 5. Verinizin grafiği hesap makinesi ekranında görüntülenecektir. Analiz 1. Gafik boyunca çeşitli veri noktalarını izlemek ve gerilim değerlerini gözlemek için (sağa) ve (sola) yön tuşlarını kullanın. 2. Öğrenci Veri Raporu Sayfasının 3. sorusu üzerine grafiği çizin. 3. 4~8. soruları yanıtlayın.

15 627 Bölüm 2: En iyi pilin dayanma gücünü görmek için uzun bir zaman periyodunda pil üzerinden veri toplamanız gerekecektir. Deneyin Hazırlanması: 1. Grafik ekranı üzerindeyken a basarak ana ekrana dönün. 2. Setup ekranına gitmek için SETUP ı seçin. 3. Kursörü MODE a hareket ettirmek için yukarı ya da aşağı ok tuşlarına ve daha sonra a basın. 4. Time Graph Settings menüsüne gitmek için 2: TIME GRAPH ı seçin. 5. 2:CHANGE TIME SETTINGS i seçin. 6. Örnekler arasındaki süreyi 300 ve örnek sayısını 48 olarak giriniz. DataMate TM programı Time Graph Settings ekranını yeni bilgilerle güncelleştirir. Görebileceğiniz gibi, bu deney s ya da 4 saat alır. 4 saatlik periyot boyunca, her 5 dakikada bir gerilim okuması yapacaktır.

16 Setup ekranına dönmek için 1:OK i seçin ve ana ekrana dönmek için tekrar 1:OK i seçin. Veri Toplama 1. Bakır ve çinko levhayı en iyi pile batırın ve gerilim uçlarını onlara dokundurun. 2. Deney düzeneğini 4 saat boyunca dokunulmayacak bir ortama yerleştirin. 3. Deneye başlamak için 2:START ı seçin. Programdan çıkmak için hesap makinesi üzerinde a basabilirsiniz ve hesap makinesini CBL 2 den ayırabilirsiniz. Bu sizin veri toplamanızı etkilemez. 4 saatlik veri toplama periyodu süresince hesap makinenizi kullanmanız gerekirse bunu yapabilirsiniz. En son toplanan veri noktasını gözlemek için hesap makinesini tekrar bağlayıp DataMate i yeniden başlatın saatlik veri-toplama süresinden sonra hesap makinesini tekrar bağlayın ve DataMate i yeniden başlatın. DataMate size veri toplama işleminin yapıldığını söyleyecektir. 5. Veriyi geri kazanmak için, ana ekrana gitmek için a basın, daha sonra 5:TOOLS ve 2:RETRIEVE DATA yı seçin. Hesap makinesi CBL 2 den veriyi yeniden alır ve onu ekrana çizer. Analiz 1. Öğrenci Veri Rapor Sayfasına 9. sorudaki grafiği çizin ve 10. soruyu yanıtlayın. 2. Pildeki gerilim düşümünün hangi oranda olduğunu belirlemek için, verimiz üzerinde bir regression yapmamız gerekir. Bunu yapmadan önce, gerilim düşümünün doğrusal göründüğü yerde, genellikle 2 saat (7200 s) civarında, grafiğin birinci bölümünden veri seçmek isteriz. 3. Grafiğe gitmek için 3:GRAPH ı seçin ve Graph Option ekranına gitmek için a basın. 4. 2:SELECT REGION u seçin ve grafiğin doğrusal kısmını seçmek için ekrandaki talimatları izleyin. 5. Yeni grafiği görmek için a basın.

17 Graph Menu ekranından, ana ekrana dönmek için 1 i seçin ve Analyse Options Menu ye dönmek için 4:ANALYSE i seçin. 7. 2:CURVE FIT i seçin. 8. Gerilim veriniz üzerinde doğrusal bir regression gerçekleştirmek için 1:LINEAR (CH1~TIME) seçin. Bu bilgiyi Öğrenci Veri Raporu Sayfasındaki 11. soruya girin ~16. soruları yanıtlayınız. ÖĞRE CĐ VERĐ RAPORU SAYFASI 1. Bakır levhanın enini..., boyunu., çinko levhanın enini., boyunu... doldurun. 2. Her meyvenin adını ve onlara verdiğiniz numaraları kullanarak aşağıdaki tabloyu tamamlayınız. Meyve nin Đsmi No Voltaj Kontrol 0 3. Aşağıya toplanan verinin grafiğini çiziniz. 4. Elektrolitsiz gerilim (kontrol, 0):...

18 Hangi meyve en yüksek gerilimi üretti? Hangi meyve en düşük gerilimi üretti? Deney ilerledikçe bakır ve çinko levhanın durumunda herhangi bir değişiklik gördünüz mü? 8. En iyi pili hangi meyve yaptı? Buna niçin inanırsınız? Uzun süreli toplanan verinin grafiğini aşağıya çiziniz. 10. Zaman ilerledikçe gerilimde ne olduğu görünüyor? Aşağıdaki sabitleri regression denkleminde yerine yazınız. 12. A ve B değerleri neyi temsil ediyor? Gözlenen zaman boyunca gerilim ne kadar düştü? Regression denklemine göre, gerilimin 0 a ulaşması ne kadar süre alır? 15. Bu veriyi orijinal veri ile karşılaştırın. Orijinal verinin uzun süreli trendinden, gerilimin 0 a ulaşması için geçen süre uyuşuyor mu? Veriye ne olur? 16. Gerilimin düşme hızını hangi faktörlerin etkilediğini ya da etkileyebileceğini düşünüyorsunuz? ÖĞRETME KILAVUZU Pilin gerilimindeki bir değişimi kaydetmek için seçilen sürenin yeterince uzun olması gerektiği halde, uzun süreli deney için kullanılan 4 saatlik süre değiştirilebilir. 2 saat yeterli olabilir. Bütün piller için bakır ve çinko levha arasındaki uzaklığın aynı kalması gerekir. Uzaklıktaki bir değişiklik gerilimi etkileyecektir. Örnek Yanıtlar 1. Açılış ya da kontrol gerilimi sıfıra yakın bir değer olarak okunur. Bu CBL 2 nin iç çalışma yapısından kaynaklanan bir şey değildir.

19 Bu örnek veri için kullanılan pillerin çizelgesi: Meyve nin Đsmi No Voltaj Kontrol 0 0,03 Patates 1 0,99 Muz 2 1,01 Domates 3 1,01 Portakal 4 1,04 Limon 5 1, V 5. Limon (1.05 Volt) 6. Patates (0.99 Volt) 7. Evet, rengi değişmeye başlar. Bakır levha daha çok parlar ve çinko levha kararır. 8. Limon en yüksek gerilimi üretti. Dikkate alınacak diğer faktörler; en az kirlilik (kullanım kolaylığı), en düşük maliyet, vb. Aynı zamanda hangi pilin en iyi olduğunu tartışmak isterseniz: en yüksek gerilimli pilin mi yoksa gerilimini en uzun süre koruyan pilin mi daha iyi olduğunu tartışabilirsiniz Gerilim düşer. 11. y = ax + b, a = -4.2E-5, b = A gerilimin düşme hızını gösterir. B nin değeri y ekseninin kesim noktasıdır. Bu değer, uzun süreli deneyin başındaki gerilime yakın olmalıdır =.21 Volt ,667 saniye (4 saat, 38 dakika) 15. Hayır, uyuşmaz. Alınan orijinal veri, gerilimin 1.5 saat süre boyunca yaklaşık olarak.5 V seviyesinde sabit kaldığını göstermektedir.

20 Seçilen meyveye, zamanla elektrolit (meyve suyu) in kurumasına, kirlenen veya kararan bakır ya da çinko levha faktörlerine göre değişir. Kaynaklar Data Collection Activities for the Middle Grades with the TI-73, CBL and CBR: Young and Johnston. Activity 12:You ll get a Charge Out of This; TI Explorations TM Book.