Texas instruments CBL 2 GETTING STARTED [it]

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Guida

introduttiva

al sistema

CBL 2™

LabPro è un marchio di Vernier Software & Technology.

Radio Shack è un marchio di Technology Properties, Inc.

Norme di Sicurezza

Osservare tutte le avvertenze, gli avvisi e le norme di sicurezza riportate sul prodotto e nella documentazione, al fine di ridurre i rischi di lesioni, folgorazioni o danni all'unità.

Tensioni AC

AVVERTENZA!

Non tentare mai di rilevare le tensioni AC da una presa a muro. Collegando 115/230 Volt AC

ad una sonda input si possono causare lesioni gravi o folgorazioni alle persone e danneggiare l'unità.

Unità a bassa tensione

AVVERTENZA!

Questo prodotto è progettato per essere utilizzato a bassa tensione. Si possono causare lesioni alle persone e danni all'unità se la tensione è superiore a 30 volt DC su CH1, CH2 o CH3 oppure se è superiore a 5,5 volt DC su SONIC, DIG IN o DIG OUT. Per ridurre i rischi di lesioni, non collegare le sonde a circuiti che contengono sorgenti di tensione superiori a 30 volt DC. Tutte le sorgenti di tensione devono essere completamente isolate dalle linee di alimentazione AC.

Input analogici

ATTENZIONE!

È estremamente importante che le connessioni di messa a tessa degli input analogici non siano mai collegate a potenziali diversi. Poiché tali connessioni sono tutte in comune, se si collegano a potenziali diversi si può danneggiare l'unità CBL 2™.

Batterie

AVVERTENZA!

Non surriscaldare, bruciare o forare le batterie. Esse contengono sostanze chimiche altamente tossiche che potrebbero espolodere o fuoriuscire. Quando si sostituiscono le batterie, prendere le seguenti precauzioni:

♦

Non lasciare le batterie alla portata dei bambini.

♦

Non mischiare batterie nuove e usate. Non usare marche diverse (o tipi diversi di una stessa marca) di batterie.

♦

Non mischiare batterie ricaricabili e non ricaricabili.

♦

Inserire le batterie attenendosi alle indicazioni di polarità (+ e N).

♦

Non inserire batterie non ricaricabili in un ricaricatore di batterie.

♦

Buttare immediatamente le batterie negli appositi contenitori.

♦

Non incendiare o smontare le batterie.

Nota importante sul materiale scritto

Texas Instruments non fornisce garanzie di alcun tipo, né implicite né esplicite, incluse, ma senza limitazione, garanzie implicite di commerciabilità e idoneità a un determinato scopo, relativamente a qualsiasi programma o materiale scritto e rende tali materiali disponibili unicamente per come sono. In nessun caso Texas Instruments sarà responsabile di danni particolari, collaterali, incidentali o consequenziali, collegati o derivanti dall’acquisto o dall’uso di questi materiali, e l’unica ed esclusiva azione di responsabilità di Texas Instruments, indipendentemente dalla forma, non dovrà superare il prezzo di acquisto di questo prodotto. Inoltre, Texas Instruments non sarà responsabile per nessun reclamo di nessun tipo relativamente all’uso di questi materiali da parte di terzi.

Con ciò, viene consentito agli insegnanti di ristampare o fotocopiare, in quantità limitate al numero di partecipanti a lezioni, laboratori e seminari, le pagine o i fogli di questo documento che riportano una nota di copyright di Texas Instruments. Queste pagine sono destinate ad essere riprodotte dagli insegnanti nelle proprie lezioni e nei propri laboratori e seminari, purché ogni copia fatta riporti la nota di copyright. Tali copie non possono essere vendute ed è espressamente proibita ogni ulteriore distribuzione. Eccetto nei casi precedentemente autorizzati, è necessario ottenere previo permesso scritto da Texas Instruments Incorporated per riprodurre o trasmettere questo documento o porzioni dello stesso in qualsiasi altra forma o con qualunque altro mezzo meccanico o elettronico, incluso qualsiasi sistema di richiamo o memorizzazione di informazioni, a meno che non sia espressamente permesso dalla legge sul copyright in vigore. Le richieste vanno inviate al seguente indirizzo: Texas Instruments Incorporated, 7800 Banner Drive, M/S 3918 Dallas, TX 75251, Attention: Manager, Business Services

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™

Sommario

Raccolta di dati immediata con il sistema CBL 2™....................................... vi

Introduzione............................................................................................... 1

I tasti..................................................................................................................2

I LED ..................................................................................................................2

Il software..........................................................................................................2

I sensori .............................................................................................................3

Guida introduttiva ...................................................................................... 4

Collegamento del CBL 2 alla calcolatrice.............................................................4

Trasferimento di DataMate sulla calcolatrice.......................................................4

Guida introduttiva a DataMate ................................................................... 5

I tasti della calcolatrice con funzioni speciali........................................................5

Avvio dell’applicazione DataMate.......................................................................6

Collegare un sensore al sistema CBL 2................................................................6

Calibrazione di un sensore (opzionale)...........................................................7

Azzeramento di un sensore (opzionale) .........................................................8

Selezione della modalità di raccolta dei dati........................................................9

Modifica delle impostazioni di Time Graph Settings (opzionale) ...................10

Modifica delle impostazioni avanzate di Time Graph Settings (opzionale) ....10

Raccolta dei dati...............................................................................................12

Memorizzazione dell’ultima serie.................................................................12

Rappresentazione grafica dei dati.....................................................................12

Selezione di un’area (opzionale) ..................................................................13

Modifica della scala del grafico (opzionale)..................................................14

Ulteriori grafici (opzionale) ..........................................................................14

Analisi dei dati..................................................................................................15

Raccolta dei dati con Quick Set-Up...................................................................16

Salvataggio e richiamo di esperimenti...............................................................17

Salvataggio di un esperimento ....................................................................17

Caricamento di un esperimento ..................................................................18

Cancellazione di un esperimento.................................................................18

Cancellazione di tutti gli esperimenti...........................................................19

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™

III

Utilizzo del sistema CBL 2™ con altri programmi ...................................... 19

Memorizzazione e richiamo di programmi con DATADIR........................... 20

Avvio del programma DATADIR........................................................................20

Memorizzazione di un programma (sul CBL2)...................................................20

Richiamo di un programma dalla memoria .......................................................21

Cancellazione di un programma dalla memoria................................................22

Controllo della memoria ..................................................................................22

Riorganizzazione della memoria .......................................................................23

Chiusura del programma DATADIR ..................................................................23

Guida di riferimento agli schermi di DataMate .......................................... 23

Advanced Time Graph Settings (opzione 3 della schermata

Time Graph Settings) ..................................................................................23

Analyze Options (opzione 4 della schermata principale)*..................................24

Calibration (opzione 2 della schermata Setup)..................................................24

Experiment Menu (opzione 4 SAVE/LOAD della schermata Setup) ....................25

Graph Menu (opzione 3 della schermata principale) .........................................25

Schermo principale ..........................................................................................26

Rescale Graph (opzione 3 della schermata Graph Menu) ..................................26

Select Channel [to Zero] (opzione 3 (ZERO) della schermata Setup)....................27

Select Mode (dalla schermata SetUp)................................................................27

Select Sensor (dalla schermata SetUp) ..............................................................28

Setup (opzione 1 della schermata principale)....................................................28

Time Graph Settings (opzione 2 della schermata Select Settings) ......................29

Tools (opzione 5 della schermata principale)..................................................... 29

Attività 1 – Sommiamo!............................................................................ 31

Attività 2 – Una luce da lontano................................................................ 41

Attività 3 – Sensori in conflitto: quale temperatura?.................................. 49

Attività 4 – Batteria a frutta ...................................................................... 59

Attività 5 – Spegniamo le luci! .................................................................. 69

Attività 6 – Giorno e notte........................................................................ 79

Appendice A: informazioni generali .........................................................A-1

Informazioni sulle batterie e l’adattatore ........................................................ A-1

Requisiti di alimentazione ......................................................................... A-1

Quando sostituire le batterie..................................................................... A-1

Batterie consigliate ................................................................................... A-1

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Precauzioni per le batterie......................................................................... A-1

Inserimento delle batterie LR6 (AA) ...........................................................A-2

Collegamento di un adattatore AC opzionale................................................. A-2

Adattatori di corrente AC approvati ..........................................................A-2

Costruzione di un cavo adattatore della batteria esterna................................. A-2

Collegamento di una batteria esterna da 6 volt .........................................A-2

Messaggi di errore..........................................................................................A-3

Diagnostica dei problemi di DataMate.......................................................A-3

Messaggi di errore del CBL 2™ ................................................................. A-8

Informazioni sul servizio di manutenzione e riparazione

del prodotto TI e sulla garanzia ...............................................................A-12

Informazioni sul prodotto e sui servizi TI.................................................. A-12

Informazioni sul servizio di manutenzione e riparazione

e sulla garanzia.................................................................................. A-12

Appendice B: tabelle dei comandi............................................................ B-1

Comando 0.................................................................................................... B-1

Comando 1.................................................................................................... B-1

Comando 2.................................................................................................... B-3

Comando 3.................................................................................................... B-3

Comando 4.................................................................................................... B-5

Comando 5.................................................................................................... B-7

Comando 6.................................................................................................... B-7

Comando 7.................................................................................................... B-8

Comando 8.................................................................................................. B-10

Comando 9.................................................................................................. B-10

Comando 10................................................................................................ B-10

Comando 12................................................................................................ B-11

Comando 102.............................................................................................. B-13

Comando 115.............................................................................................. B-13

Comando 116.............................................................................................. B-14

Comando 117.............................................................................................. B-14

Comando 1998............................................................................................ B-14

Comando 1999............................................................................................ B-14

Comando 2001............................................................................................ B-14

Comando 201.............................................................................................. B-14

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™

Raccolta di dati immediata con il sistema CBL 2™

Inserire le batterie nel CBL 2.

2. Collegare il CBL 2 a una calcolatrice grafica TI usando il cavo di collegamento tra

unità. Usare il supporto, se desiderato; a tale scopo, vedere la figura del supporto o le istruzioni a pagina 4.

Se si utilizza la TI-83 Plus o TI-83 Plus Silver Edition, passare al punto 4.

Se si utilizza la TI-89, TI-92 Plus, o il Voyage™ 200 PLT (strumento per l'apprendimento personale), passare al punto 5.

3. Resettare la memoria della calcolatrice. Il reset è necessario

solo per la TI-73, TI-82 e TI-83. Per resettare la RAM, premere \

1:All RAM, 2:Reset

, scegliere

Questo passaggio è necessario a causa della dimensione dei programmi DataMate che sono memorizzati nella RAM.

Impostare la calcolatrice in Receive Mode (modalità ricezione, cioè in attesa di ricevere

informazioni):

♦

Per la TI-73, premere quindi premere

♦

Per la TI-82, la TI-83, la TI-83 Plus, o la TI-83 Plus Silver Edition, premere \

premere a per ricevere (RECEIVE), quindi premere

7:Reset

, quindi scegliere

, scegliere Y LINK, premere " per ricevere (RECEIVE),



5. Premere il pulsante

TRANSFER

sul CBL 2. Il CBL 2 rileva la calcolatrice collegata e invia la versione appropriata del software DataMate incorporato. Questo software controlla il CBL 2 e la modalità di raccolta dei dati.

6. Collegare il sensore di temperatura in acciaio inossidabile al canale 1 (CH1) del CBL 2.

Eseguire DataMate:

♦

Per la TI-83 Plus e la TI-83 Plus Silver Edition, premere per evidenziare DATAMATE e premere

♦

Per la TI-73, la TI-82, e la TI-83, premere

. DATAMATE viene riportato sullo schermo base; premere nuovamente

. Premere ¢ DATAMATE oppure

. Premere h oppure

per confermare la scelta.

♦

Per la TI-89, TI-92 Plus e il Voyage 200 PLT, se il desktop delle Apps è attivo, premere

, evidenziare DataMate, quindi premere

. Oppure Se il desktop delle Apps non è attivo, premere ¹ quindi premere

, evidenziare DataMate,

8. DataMate identifica automaticamente il sensore di

temperatura in acciaio inossidabile, carica i relativi fattori di calibrazione e visualizza il nome del sensore, nonché la temperatura in gradi C. Inoltre, carica un esperimento sulla temperatura predefinito.

Iniziare la raccolta dei dati con l’esperimento predefinito. Tenendo il sensore di

temperatura in mano, premere £ START per iniziare la raccolta dei dati.

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

10.

Si vedrà un grafico in tempo reale della temperatura. Attendere circa 30 secondi, quindi premere

per

concludere la raccolta dei dati.

Al termine, il grafico sarà simile a quello mostrati qui.

11.

I dati sono stati raccolti correttamente. Per informazioni su altre opzioni di DataMate (altri sensori, analisi, salvataggio dei dati, ecc.), vedere il resto del manuale.

12.

E ora, non vi resta che esplorare il mondo che vi circonda.

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CBL 2™

VII

VIII

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Introduzione

Il sistema Calculator-Based Laboratory 2 (CBL 2™), la seconda generazione del sistema Calculator-Based Laboratory™, è un dispositivo palmare per la raccolta di dati "del mondo reale" alimentato a pile e portatile. I dati raccolti con un CBL 2 possono essere richiamati e analizzati dalle calcolatrici grafiche TI. Con il CBL 2 e sensori appropriati, è possibile misurare movimento, temperatura, luce, suono, pH, forza e altro ancora.

Il CBL 2 è dotato di una porta di collegamento per comunicare con le calcolatrici grafiche TI ed è fornito con l’apposito cavo di collegamento tra unità (15 cm circa) e con un supporto che ne consente l’accorpamento con la calcolatrice, facilitandone il trasporto in una sola mano.

Utilizzando un cavo TI-GRAPH LINK™ (venduto separatamente), è possibile collegare il CBL 2 anche a un PC. In futuro, sarà possibile scaricare i nuovi aggiornamenti software dal sito web di TI sul PC e utilizzare un cavo TI-GRAPH LINK per aggiornare il CBL 2.

Il CBL 2 è fornito con la dotazione e i sensori elencati di seguito:

♦

CBL 2

♦

cavo di collegamento tra unità di 15 cm circa

♦

supporto per calcolatrice

♦

sensore di temperatura in acciaio inossidabile

♦

sensore di intensità luminosa TI

♦

sensore di tensione elettrica TI

♦

4 batterie alcaline LR6 (AA)

START/STOP

QUICK SETUP

LED

TRANSFER

Canale DIG/SONIC

Canale 3

Canale 2

Canale 1

Figura 1. Caratteristiche del CBL 2

Pulsanti rilascio supporto

Porta I/O

Porta adattatore AC

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CBL 2™ 1

I tasti

Il CBL 2™ dispone di tre tasti:

TRANSFER

QUICK SET-UP

START/STOP

Inizia il trasferimento di programmi o di applicativi software (apps) tra il CBL 2 e la calcolatrice grafica TI collegata.

Cancella tutti i dati memorizzati nella MEMORY del sistema CBL 2, quindi controlla tutti i canali per rilevare eventuali sensori a identificazione automatica (auto-ID) e li imposta per raccogliere dati. QUICK SET-UP viene utilizzato quando non c’è una calcolatrice collegata al CBL 2 e funziona solo con sensori a identificazione automatica.

Inizia il campionamento per Quick Set-Up. Il campionamento continua fino a quando non viene raccolto il numero predefinito di campioni oppure non si preme nuovamente manuale ed è simile al tasto TRIGGER della prima versione del CBL™.

I LED

Il CBL 2 dispone inoltre di tre LED:

Rosso

Giallo

Verde

Indica una condizione di errore. Indica che il CBL 2 è pronto per raccogliere campioni di dati. Indica che il CBL 2 sta raccogliendo dati.

Il software

START/STOP

. Questo tasto funziona anche da trigger

Il CBL 2 viene fornito con DataMate già caricato. DataMate è un programma utente multifunzionale che contiene le informazioni di base necessarie per eseguire esperimenti con un CBL 2, una calcolatrice grafica TI e vari sensori.

DataMate viene fornito per le seguenti calcolatrici grafiche TI: TI-73, TI-82, TI-83, TI-83 Plus, TI-83 Plus Silver Edition, TI-86, TI-89, TI-92, TI-92 Plus e il Voyage™ 200 PLT. Nel caso della TI-83 Plus, TI-83 Plus Silver Edition, TI-89, TI-92 Plus e il Voyage 200 PLT, DataMate è un applicativo software attivabile dal menu APPS; per tutte le altre calcolatrici, si tratta di un programma che può essere attivato dal menu dei programmi della calcolatrice. Il CBL 2 rileva automaticamente quale calcolatrice è collegata e invia il software appropriato.

Date le differenze di memoria tra le calcolatrici, anche alcune funzionalità di DataMate cambiano a seconda della versione utilizzata.

♦

Le versioni per la TI-83 Plus, TI-83 Plus Silver Edition, TI-86, TI-89, TI-92, TI-92 Plus e il Voyage 200 PLT supportano tutte le funzioni di DataMate.

♦

La versione per la TI-83 supporta tutte le funzioni di DataMate, eccetto SAVE/LOAD.

♦

La versione per la TI-73 supporta tutte le funzioni di DataMate, eccetto SAVE/LOAD e ADD MODEL.

♦

La versione di DataMate per la TI-82 supporta solo i sensori a identificazione automatica: temperatura, luce, tensione e il CBR™ o il nuovo rilevatore di movimento Vernier Software and Technology (Vernier). Inoltre supporta tutte le funzioni, eccetto SAVE/LOAD, SELECT REGION, ADD MODEL e ANALYSIS.

Per istruzioni sull’utilizzo del software DataMate, vedere pagina 5.

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I sensori

Il CBL 2™ dispone di tre sensori (temperatura in acciaio inossidabile, luce TI e tensione TI); tuttavia, possono essere utilizzati molti altri sensori disponibili, incluso il CBR™ e i seguenti sensori Vernier:

Sensore di moto per CBL™ Sensore di pressione Microfono CBL Termocoppia Unità di controllo digitale Colorimetro Sensore di forza versione “dual-range” Sensore di forza versione “studente” Sensore di flusso Amplificatore per elettrodi con selezione di ioni Sensore di campo magnetico Amplificatore per strumentazione Sensore di torbidità Monitor della radiazione versione “studente” Accelerometro (low-g) Sensore di gas CO Accelerometro (25g) Sensore di gas O Accelerometro a 3 assi Sensore di ossigeno dissolto Sensore di temperatura extra lungo Sistema di sensori di corrente/tensione Photogate Vernier Nastro per monitoraggio della respirazione Sensore di temperatura collegamento

diretto Sensore di temperatura in acciaio

inossidabile Sensore di umidità relativa Monitor del battito cardiaco Il sensore di pH Barometro

Sensore di conduttività

Elettrodi con selezione di ioni (NO

, CI-, Ca2+, NH

Sensore di pressione per gas biologici Sensore di pressione per gas

Sensore EKG (Elettrocardiogramma)

Monitor del battito cardiaco sotto sforzo

)

Nota: per gli elenchi aggiornati dei sensori disponibili, visitare il sito web di Vernier Software and Technology all'indirizzo www.vernier.com.

I sensori sono collegati al CBL 2 attraverso connessioni di ingresso o di uscita dette

canali

. Il CBL 2 dispone di tre canali analogici (CH1, CH2, CH3) e di un ulteriore canale (DIG/ SONIC) che può essere utilizzato per il rilevatore di movimento a ultrasuoni oppure per gli ingressi e le uscite digitali.

Quando si usa DataMate, la funzione di autoidentificazione del CBL 2 consente all'unità di identificare automaticamente sensori specifici non appena essi vengono collegati. Quando si collega a un canale un sensore a identificazione automatica, il CBL 2 rileva il sensore, carica i fattori di calibrazione e un esperimento predefinito, quindi mostra sul display della calcolatrice il numero del canale e il tipo di sensore. I sensori a identificazione automatica sono: sensore di temperatura in acciaio inossidabile, sensore di tensione TI e sensore di luce TI, inclusi nel CBL 2, nonché il CBR e il sensore di .moto Vernier (è prevista l’implementazione di ulteriori sensori a identificazione automatica di Vernier).

I sensori che non dispongono della caratteristica di identificazione automatica possono comunque essere utilizzati nel CBL 2 selezionando il tipo di sensore dall’apposita lista in DataMate.

Nota: per le specifiche tecniche dei sensori TI (incluso la tolleranza chimica) vedere il documento CBL 2 Technical Reference sul sito web di TI e sul CD Resource.

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CBL 2™ 3

Guida introduttiva

Prima di iniziare a lavorare con il sistema CBL 2™ e il software DataMate, occorre collegare il CBL 2 e la calcolatrice e trasferire il software dal CBL 2 su quest'ultima.

Collegamento del CBL 2 alla calcolatrice

Figura 2. Collegamento del CBL 2 a una calcolatrice

Inserire l’estremità superiore della calcolatrice nel supporto.

Premere sull’estremità inferiore della calcolatrice fino a bloccarla in posizione.

Fare scorrere il retro del supporto sulla parte anteriore del CBL 2 fino a fissarlo in posizione (si udirà un clic).

Inserire un’estremità del cavo di collegamento tra unità da 15 cm circa nella porta I/O posta nella parte inferiore del CBL 2 e inserire l’altra estremità del cavo nella porta I/O posta nella parte inferiore della calcolatrice.

Il supporto non può essere utilizzato con la TI-92, TI-92 Plus o il Voyage™ 200 PLT. Collegare queste calcolatrici con l'apposito cavo di collegamento tra unità.

Trasferimento di DataMate sulla calcolatrice

DataMate è già caricato sul CBL 2. Quando lo si trasferisce dal CBL 2 sulla calcolatrice, il CBL 2 rileva automaticamente quale calcolatrice è collegata e trasferisce la versione appropriata di DataMate.

Per trasferire DataMate su una calcolatrice TI-83 Plus o TI-83 Plus Silver Edition, attenersi alla procedura seguente:

Collegare la calcolatrice al CBL 2 con l’apposito cavo di collegamento tra unità.

Impostare la calcolatrice in modalità ricezione (per la TI-83 Plus e la TI-83 Plus Silver Edition, premere \

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

 a ¯

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Premere

TRANSFER

sul CBL 2™. Il programma (o l’applicazione) viene trasferito e

appare nell’elenco dei programmi (o delle applicazioni) della calcolatrice.

Una volta completato il trasferimento, premere \



sulla calcolatrice.

Vedere i punti 4 e 5 a pagina vi per le istruzioni relative a TI-73, TI-82, TI-83 Plus e TI-83 Plus Silver Edition.

Nota: il trasferimento di DataMate sulla TI-89, TI-92 Plus e sul Voyage™ 200 PLT è suddiviso in tre segmenti/file, ma solo uno appare nel menu App. Tutti e tre i segmenti sono necessari per poter eseguire DataMate su queste unità.

Guida introduttiva a DataMate

Questa sezione del Manuale dell’utente descrive le procedure di utilizzo di DataMate. Le istruzioni sono state scritte per l’applicazione DataMate per la TI-83 Plus e gli schermi mostrati fanno riferimento alla TI-83 Plus. Per informazioni sulle differenze tra i programmi e le applicazioni DataMate per le diverse calcolatrici grafiche TI, vedere pagina 2.

Per condurre un esperimento con il CBL 2, i sensori e una calcolatrice grafica, attenersi alla seguente procedura generale:

Collegare il sensore o i sensori al sistema CBL 2, collegare il CBL 2 alla calcolatrice ed eseguire il programma o l'AppDataMate. Per ulteriori informazioni, vedere Avvio dell’applicazione DataMate più avanti.

Selezionare la modalità di raccolta dei dati, se necessario. Il CBL 2 contiene impostazioni di esperimenti predefiniti per la maggior parte dei sensori. Per ulteriori informazioni, vedere pagina 9.

Raccogliere i dati. Per ulteriori informazioni, vedere pagina 12.

Rappresentare graficamente i dati. Per ulteriori informazioni, vedere pagina 12.

Inoltre, DataMate consente di calibrare determinati sensori, apportare modifiche a grafici e analizzare dati raccolti con opzioni preprogrammate. Le procedure per lo svolgimento di tutte queste operazioni sono fornite nelle pagine successive.

Non occorre che vi sia una calcolatrice collegata al CBL 2 per raccogliere dati. La funzione Quick Set-Up del CBL 2 consente di raccogliere dati senza che vi sia una calcolatrice collegata al CBL 2. Successivamente, sarà possibile trasferire i dati raccolti su una calcolatrice per la rappresentazione grafica e l’analisi. La procedura di Quick Set-Up è descritta a pagina 15.

I tasti della calcolatrice con funzioni speciali

Oltre alle sequenze di tasti mostrate negli schermi di DataMate, vi sono due tasti della calcolatrice che eseguono funzioni speciali in DataMate:

♦

Premere ripristinare le impostazioni predefinite di DataMate. Per esempio, se l’impostazione dei sensori e/o l’impostazione della modalità di raccolta dei dati non sono quelle desiderate, premere

♦

Premere

nella schermata principale o nella schermata Setup di DataMate per

per azzerarle.

durante la raccolta dei dati per arrestarla.

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™ 5

Avvio dell’applicazione DataMate

Nota: se si sta usando la TI-73, la TI-82 o la TI-83, si consiglia di rimuovere tutti i programmi non DataMate dalla calcolatrice prima di caricare DataMate. Vedere il punto 3 a pagina vi.

Collegare il CBL 2™ alla calcolatrice.

Premere

Premere h se necessario per spostare il cursore su Viene visualizzata la schermata del titolo di DataMate. Questo schermo mostra il numero di versione del

programma DataMate (VER 1.14 nell’esempio) e il numero di versione del sistema operativo (ROM: 1.12 nell’esempio).

Quindi, viene visualizzata la schermata principale.

Collegare un sensore al sistema CBL 2

DATAMATE

e premere

Collegare il sensore al canale appropriato.

Nota: quando si collegano più sensori a canali analogici, occorre utilizzare i canali in ordine numerico. In altre parole, si deve collegare il primo sensore al canale 1 (CH1), il secondo sensore al canale 2 (CH2) e il terzo sensore al canale 3 (CH3). Se si utilizza un solo sensore, collegarlo al canale 1.

Se il sensore è a identificazione automatica, il numero di canale e il tipo di sensore vengono visualizzati automaticamente sulla schermata principale. In questo caso, passare alla sezione Selezione della modalità di raccolta dei dati a pagina 9. Oppure Se il sensore alla procedura riportata di seguito per indicare al CBL 2 che il sensore è collegato.

Nella schermata principale di DataMate, premere ¢ SETUP.

non

è a identificazione automatica, attenersi

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Premere h secondo necessità per spostare il cursore sul canale a cui è collegato il sensore. Premere

. Viene

visualizzato un elenco di sensori.

Se il sensore desiderato non è elencato, premere  MORE per visualizzarne altri. L’elenco è suddiviso in più schermi.

Premere il numero accanto al sensore per sceglierlo.

Nota: alcuni sensori, quali l’accelerometro o il sensore di pressione, visualizzano un ulteriore schermo nel quale viene richiesto di selezionare una particolare versione del sensore, l’unità di misura preferita o la calibrazione.

Una volta completata la scelta dei sensori, premere ¢ OK per tornare alla schermata principale.

Calibrazione di un sensore (opzionale)

Quando un sensore è selezionato, DataMate carica automaticamente le impostazioni di calibrazione predefinite. Benché non sia necessario, se si sceglie di calibrare un sensore, attenersi alla seguente procedura.

Esistono due modi per calibrare un sensore. Il primo modo consiste nel monitorare la tensione finché non diventa stabile e immetterne il valore; il secondo consiste nell’immettere manualmente i valori. Occorrerà consultare la documentazione del sensore per determinare le procedure di calibrazione corrette. Gli esempi riportati di seguito mostrano la calibrazione per il sensore di pH.

Per calibrare il sensore di pH monitorando la tensione, occorreranno due soluzioni con valori pH conosciuti; per esempio, soluzioni tampone con valori 4 e 10. Eseguire i passaggi seguenti:

Nella schermata principale, premere ¢.

Premere h secondo necessità per spostare il cursore sul canale al quale è connesso il sensore da calibrare. Premere

CALIBRATE.

Nota: non tutti i sensori possono essere calibrati. Se si seleziona un sensore che non può essere calibrato, DataMate non risponderà quando si premere £ CALIBRATE.

Premere £ CALIBRATE NOW.

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™ 7

Inserire il sensore di pH nella soluzione tampone con valore

4. Osservare la schermata fino a quando il valore della tensione non si stabilizza, quindi premere

Introdurre il valore della soluzione tampone.

Ripetere i passaggi 3 e 4 per la soluzione tampone con valore 10.

Premere ¢ OK per tornare alla schermata Setup.

Nota: per le procedure di calibrazione e i valori di calibrazione predefiniti, vedere la documentazione fornita con il sensore.

In alternativa, è possibile calibrare il sensore di pH immettendo valori manualmente. Questa procedura viene utilizzata se è già stata eseguita in precedenza una calibrazione completa e si desidera introdurre manualmente nuovi valori per slope (inclinazione) e intercept (intercetta). Eseguire i passaggi riportati di seguito:

Nella schermata Setup, premere h secondo necessità per spostare il cursore sul sensore da calibrare. Premere

CALIBRATE NOW.

Premere ¤ MANUAL ENTRY.

Digitare il valore dell’inclinazione e premere

Digitare il valore dell’intercetta e premere

. Viene visualizzata la schermata

Calibration con i nuovi valori.

Premere ¢ OK per tornare alla schermata Setup.

Azzeramento di un sensore (opzionale)

Nella schermata Setup, premere ¤ ZERO. Viene visualizzata la schermata Select Channel.

Nota: non tutti i sensori possono essere azzerati (per esempio le sonde di temperatura e luce). DataMate visualizza solo i sensori che possono essere azzerati.

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EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Premere il numero accanto al sensore da azzerare. Viene visualizzato uno schermo con le letture correnti dei sensori selezionati.

In questo esempio, è stato premuto ¤ ALL CHANNELS, di conseguenza sono selezionati entrambi i sensori.

Premere

Nota: le nuove calibrazioni e gli azzeramenti non vengono mantenuti dopo la chiusura di DataMate. Rimangono validi solo durante la sessione corrente. Inoltre, durante la sessione, le nuove calibrazioni e gli azzeramenti possono essere annullati, reimpostando così i valori predefiniti (default), tramite la pressione del tasto

per azzerare i sensori. Viene visualizzata la schermata principale.

nella schermata principale.

Selezione della modalità di raccolta dei dati

Per ciascun sensore di Vernier, DataMate carica un esperimento predefinito (modalità di raccolta dei dati) appropriato per esso. La modalità di raccolta dei dati predefinita per tutti i sensori è Time Graph (raccolta di punti dati a una velocità predeterminata). Per una descrizione di ciascuna modalità di raccolta dei dati, vedere la schermata Select Mode a pagina 27.

Nota: chiudendo e riaprendo il programma DataMate, l’impostazione di modalità rimane invariata. Tuttavia, se si esce da DataMate in modo inusuale, l’impostazione di modalità potrebbe non essere mantenuta alla riapertura. Oppure, le impostazioni di sensori e modalità potrebbero essere quelle di un precedente esperimento. In qualunque caso, premere ripristinare le impostazioni predefinite di sensori e modalità.

Per modificare la modalità di raccolta dei dati, attenersi alla seguente procedura.

Nella schermata principale di DataMate, premere ¢ SETUP.

per

Premere ` o h secondo necessità per spostare il cursore su MODE e premere

. Viene visualizzato un elenco di

modalità di raccolta dei dati.

Premere il numero accanto alla modalità desiderata.

Nota: se si sceglie la modalità Time Graph, viene visualizzato un ulteriore schermo in cui è possibile scegliere l’intervallo di tempo tra i campioni e il numero di campioni desiderato. Per le istruzioni, vedere Modifica delle impostazioni di Time Graph più avanti.

Premere ¢ OK due volte per tornare alla schermata principale.

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™ 9

Modifica delle impostazioni di Time Graph Settings (opzionale)

Se si sceglie Time Graph nella schermata Select Mode, viene visualizzata la schermata Time Graph Settings. Per ogni sensore esiste un intervallo di tempo predefinito tra i campioni (espresso in secondi) e un numero predefinito di campioni (punti dati). Per modificare le impostazioni predefinite, attenersi alla seguente procedura:

Premendo £ TIME GRAPH nella schermata Select Mode, viene visualizzata la schermata Time Graph Settings.

Premere £ CHANGE TIME SETTINGS.

Digitare l’intervallo di tempo tra i campioni (in secondi) e premere

Digitare il numero di campioni e premere schermata Time Graph Settings. Il valore di EXPERIMENT LENGTH espresso in secondi viene calcolato automaticamente.

Premere ¢ OK per uscire. Viene visualizzata la schermata Setup. Oppure Premere ¤ ADVANCED per modificare le impostazioni avanzate. Per istruzioni, vedere Modifica delle impostazioni avanzate di Time Graph Settings qui sotto.

. Viene nuovamente visualizzata la

Modifica delle impostazioni avanzate di Time Graph Settings (opzionale)

DataMate contiene le impostazioni predefinite di Time Graph per ogni sensore. È possibile modificare la “finestra” in cui vengono rappresentati graficamente i dati raccolti ed è possibile modificare la modalità di trigger utilizzata nell’esperimento.

Per modificare le impostazioni avanzate di Time Graph, attenersi alla seguente procedura:

Premendo ¤ ADVANCED nella schermata Time Graph Settings, viene visualizzata la schermata Advanced Time Graph Settings.

YMIN e YMAX fanno riferimento alla “finestra” in cui vengono rappresentati graficamente i dati raccolti. YMIN fa riferimento al limite inferiore del grafico e YMAX al limite superiore. I valori di YMIN e YMAX mostrati sulla schermata rappresentano l’intervallo di valori predefinito del sensore collegato al canale 1. Questo intervallo varia a seconda del sensore utilizzato. Per esempio, per il sensore di temperatura, l’intervallo è da .20 a 125.)

10 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Per cambiare l’estensione della finestra da rappresentare, premere £ CHANGE GRAPH SETTINGS. Viene visualizzato un elenco dei sensori collegati.

Premere il numero accanto al sensore desiderato.

Per modificare la modalità di trigger, premere ¤ CHANGE TRIGGERING.

Nell’esempio mostrato, le modalità di trigger sono due:

♦

Nel caso dell’opzione 1 o 2, il CBL 2™ inizierà la raccolta dei dati in corrispondenza al superamento di un valore di soglia (threshold triggering) da parte del segnale relativo al canale selezionato.

♦

Nel caso dell’opzione 3, MANUAL TRIGGER, il CBL 2 inizierà la raccolta dei dati

quando viene premuto il pulsante START/STOP.

♦

Nel caso dell’opzione 4, NONE, non verrà impostata nessuna modalità di trigger

particolare.

Premere il numero accanto alla scelta desiderata.

Se si seleziona NONE, viene visualizzata la schermata Advanced Time Graph Settings. Oppure Se si seleziona MANUAL TRIGGER, viene modificata l’opzione di trigger e appare la schermata Advanced Time Graph Settings. Oppure

Se si seleziona la modalità Threshold, DataMate propone un’ulteriore scelta.

♦

INCREASING significa che la raccolta dei dati inizierà

quando la soglia sarà attraversata in senso crescente.

♦

DECREASING significa che la raccolta dei dati inizierà

quando la soglia sarà attraversata in senso decrescente.

Premere il numero accanto al tipo di attivazione desiderato.

Digitare il numero (la soglia) in corrispondenza del quale deve iniziare la raccolta dei dati e premere

. Specificare un valore di soglia nelle stesse unità del sensore che si sta utilizzando, ad esempio ¡C per la temperatura o Newton per la forza.

Quando i valori dei dati che si stanno raccogliendo attraversano il valore di soglia, il CBL 2 inizierà a memorizzare i dati.

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™ 11

Digitare il numero (percentuale) di dati che il CBL 2™ deve prememorizzare e premere

“Prestore” corrisponde alla quantità di dati raccolti prima del raggiungimento della soglia e che si desiderano mantenere (10 percento, 20 percento, eccetera). Dal momento in cui ha inizio l’esperimento fino al raggiungimento della soglia, il CBL 2 raccoglie dati nel “buffer”. Una volta raggiunta la soglia, il CBL 2 inizia a memorizzare i dati che sta raccogliendo e scarta quelli raccolti prima del raggiungimento di tale soglia, a meno che non sia stato immesso un valore di prememorizzazione.

Premere ¢ OK per uscire dalla schermata.

Premere ¢ OK nuovamente per tornare alla schermata Setup.

. Viene visualizzata la schermata Advanced Time Graph Settings.

Raccolta dei dati

Per iniziare l’esperimento, premere £ START nella schermata principale di DataMate. Il CBL 2 inizia a raccogliere i dati in base alla modalità di raccolta impostata.

Per una descrizione delle modalità di raccolta dei dati, vedere pagina 27. Una volta terminata la raccolta dei dati, viene visualizzata la schermata Graph Menu.

Per ulteriori informazioni, vedere Rappresentazione grafica dei dati.

Nota: in modalità Time Graph, i dati del canale 1 vengono automaticamente rappresentati graficamente in TEMPO REALE (REALTIME) quando si preme £. I valori appaiono nell’angolo superiore destro della schermata, a mano a mano che i dati vengono tracciati.

Memorizzazione dell’ultima serie

Quando si raccolgono dati con un solo sensore, è possibile memorizzare due serie di dati “attive” sulla calcolatrice. Ciò consente di visualizzare e confrontare tre serie di dati.

Una volta raccolti i dati, premere  TOOLS nella schermata principale di DataMate.

DataMate inserisce i dati della prima serie nella List 2 (L2) della calcolatrice.

Premere ¢ STORE LATEST RUN. Viene visualizzata la schermata principale. I dati appena raccolti nella List 2 vengono spostati nella List 3 della calcolatrice così che i

nuovi dati possono essere raccolti nella List 2. È possibile memorizzare fino a due serie. Se si memorizza una seconda serie, i dati della List 3 vengono spostati nella List 4, i dati della List 2 vengono spostati nella List 3 e i nuovi dati vengono raccolti nella List 2.

Rappresentazione grafica dei dati

Se si dispone di più sensori collegati al CBL 2, la schermata Graph Menu viene automaticamente visualizzato al termine della raccolta dei dati.

Nota: se vi è un solo sensore collegato al CBL 2, apparirà automaticamente il grafico corrispondente.

12 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Premere ` oppure h secondo necessità per spostare il cursore sul canale/sui dati da visualizzare graficamente e premere

Per visualizzare un altro grafico, premere

. Viene nuovamente visualizzata la

schermata Graph Menu ed è possibile scegliere un altro canale.

Per modificare l’area del grafico visualizzata, ritornare alla schermata Graph Menu e premere £ SELECT REGION. Oppure Per cambiare la scala del grafico, ritornare alla schermata di visualizzazione del grafico e premere ¤ RESCALE. Appare la schermata Rescale Graph. Oppure Una volta terminata la lettura dei grafici, ritornare alla schermata Graph Menu e premere ¢ MAIN SCREEN.

Selezione di un’area (opzionale)

Oltre a vedere il grafico nella sua interezza, DataMate consente di selezionarne e visualizzarne una porzione.

Nota: se si seleziona un’area, sulla calcolatrice vengono mantenuti solo i dati in essa contenuti, mentre tutti i dati al di fuori dell’area vengono cancellati dalla sua memoria. Tuttavia, l’intero set di dati rimane comunque memorizzato nel CBL 2™ e può essere richiamato in qualsiasi momento. Per istruzioni su come richiamare i dati, vedere i passaggi da 5 a 9 di pagina 16.

Per visualizzare una porzione o un’area del grafico, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata Graph Menu, premere £ SELECT REGION.

Modificare i valori di X e Y nella parte inferiore della schermata premendo _ o a per spostare il cursore sul punto del grafico in corrispondenza del quale si desidera definire il nuovo lato sinistro e premere

Premere _ o a per spostare il cursore sul punto del grafico

in corrispondenza del quale si desidera definire il nuovo lato destro e premere

. Viene visualizzata la schermata

Graph Menu.

Premere

per visualizzare il nuovo grafico.

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™ 13

Una volta terminata la lettura del grafico, premere schermata Graph Menu.

. Viene visualizzata la

Modifica della scala del grafico (opzionale)

Con DataMate è facile modificare la scala di un grafico. A tale fine, è possibile selezionare AUTOSCALE, X SCALE o Y SCALE. Attenersi alla seguente procedura per modificare la scala di un grafico:

Nella schermata Graph Menu, premere ¤ RESCALE.

Premere il numero accanto alla scelta desiderata.

Nota: se si sceglie AUTOSCALE, DataMate scala la finestra del grafico per meglio adattarla ai dati raccolti. Se si sceglie X SCALE o Y SCALE, DataMate richiede di digitare i valori Xmin e Xmax oppure Ymin e Ymax, rispettivamente (i limiti superiore e inferiore della scala).

Per vedere il grafico con la nuova scala, premere torna alla schermata Rescale Graph.

Una volta terminata la visione dei grafici, premere Rescale Graph, quindi premere  RETURN per accedere alla schermata principale.

. Premendo ancora

per tornare alla schermata

Ulteriori grafici (opzionale)

DataMate fornisce ulteriori opzioni per rappresentare graficamente e confrontare i dati raccolti. Ad esempio, scegliendo l’opzione 2 nella schermata More Graphs, è possibile vedere un grafico dei dati memorizzati nella List 3 (L3) in funzione di quelli memorizzati nella List 2 (L2). Per selezionare la visualizzazione di ulteriori grafici, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata Graph Menu, premere  MORE. L1, L2, L3 e L4 fanno riferimento alle liste in cui sono

memorizzati i dati. Ad esempio, selezionando L3 VS L1 verranno rappresentati graficamente i dati della List 3 in funzione di quelle della List 1.

Premere il numero accanto al grafico da visualizzare.

Per vedere ulteriori grafici, ripetere i passaggi 1 e 2.

14 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Analisi dei dati

È possibile utilizzare i modelli di regressione e le funzioni statistiche incorporate nella calcolatrice per analizzare i dati. Per selezionare queste opzioni, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata principale di DataMate, premere



ANALYZE.

Le opzioni per l’analisi dei dati sono spiegate nei paragrafi che seguono.

L’opzione 2, CURVE FIT, visualizza un elenco di modelli di regressione disponibili. Quando si sceglie un modello di regressione, la calcolatrice determina la linea o la curva di adattamento migliore (best fit), quindi consente di scalare la regressione in base ai dati.

L’opzione 3, ADD MODEL, consente di creare il proprio modello di regressione.

Per utilizzare questa opzione, è necessario introdurre l’equazione nell’Y= editor della calcolatrice DataMate. Ad esempio, sapendo che i dati che si raccoglieranno sono di tipo lineare, è possibile introdurre

y=ax+b

. Se si sceglie ADD MODEL, è possibile modificare i coefficienti a e b finché il modello non si adatta ai dati come desiderato.

Nota: questa opzione non è disponibile in DataMate per la TI-73 e per la TI-82.

prima

di avviare

L’opzione 4, STATISTICS, richiede di selezionare il canale dati, quindi di selezionare i limiti sinistro e destro. Le statistiche a una variabile per i dati appaiono sulla schermata.

L’opzione 5, INTEGRAL, richiede di selezionare il grafico, quindi di selezionare i limiti sinistro e destro. Sulla schermata appare l’integrale per l’area del grafico.

Premere il numero accanto all’opzione desiderata:

Al termine, premere

. Viene visualizzata la schermata Analyze Options.

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CBL 2™ 15

Raccolta dei dati con Quick Set-Up

Quick Set-Up consente di raccogliere dati senza che vi sia una calcolatrice collegata al sistema CBL 2™. In questa modalità, possono essere utilizzati solo sensori a identificazione automatica, CBR e i nuovi sensori Vernier ad identificazione automatica.

È possibile utilizzare fino a quattro sensori contemporaneamente, inoltre il CBL 2 campiona a velocità predefinite, preimpostate in DataMate. I dati vengono raccolti senza interruzioni e archiviati in memoria.

Per raccogliere dati con la funzione Quick Set-Up del CBL 2:

Collegare al CBL 2 i sensori a identificazione automatica.

Premere sono sensori a identificazione automatica collegati. Inoltre, imposta i canali per raccogliere automaticamente i dati. Quando la luce gialla lampeggia, l’unità è pronta per iniziare la raccolta dei dati.

Premere raccogliendo i dati.

Quando il CBL 2 termina la raccolta dei dati, si arresta automaticamente. Oppure Per arrestare anticipatamente la raccolta dei dati, premere massimo di punti dati che verranno raccolti in questa modalità è 99.

Successivamente, trasferire i dati dal CBL 2 sulla calcolatrice:

Collegare la calcolatrice al CBL 2 con l’apposito cavo.

Nella calcolatrice, eseguire il programma o l’applicazione DataMate.

Premere

QUICK SETUP

START/STOP

. L’unità cancella tutti i dati dalla memoria e controlla se vi

. La luce verde lampeggia per mostrare che il CBL 2 sta

START/STOP

. Il numero

Premere  TOOLS.

Premere £ RETRIEVE DATA. Il programma richiama i dati dalla memoria del CBL 2.

A questo punto è possibile rappresentare graficamente questi dati dal programma DataMate oppure uscire da DataMate e usare la funzione di tracciamento specifica della calcolatrice.

16 G

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Salvataggio e richiamo di esperimenti

Alcune versioni di DataMate consentono di salvare esperimenti nella memoria del sistema CBL 2™, quindi di richiamarli e di cancellarli quando non li si utilizza più. È possibile salvare le configurazioni degli esperimenti: le selezioni dei sensori, la modalità di raccolta dei dati, le calibrazioni, le impostazioni grafiche, eccetera come pure tutti i dati che sono stati raccolti.

Nota: questa opzione è disponibile in DataMate per la TI-83 Plus, la TI-83 Plus Silver Edition, la TI-86, la TI-89, la TI-92, la TI-92 Plus e il Voyage™ 200 PLT. Gli schermi mostrati in questa sezione sono della TI-83 Plus.

Salvataggio di un esperimento

Se è stata immessa la configurazione per un esperimento, ma non sono stati raccolti i dati, vengono salvate solo le impostazioni. Se è stata immessa la configurazione per un esperimento e sono stati raccolti i dati, verranno salvate sia le impostazioni che l’ultima serie di dati. Per salvare un esperimento, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata principale di DataMate, premere ¢ SETUP.

Premere  SAVE/LOAD.

FLASH

Premere ¢ SAVE EXPERIMENT.

Digitare il nome (fino a 20 caratteri alfanumerici) e premere

. L’esperimento

viene salvato, quindi viene nuovamente visualizzata la schermata Experiment Menu.

Nota: ogni file esperimento deve avere un nome unico (ad esempio, temp1, temp2, ecc.). Il CBL 2 non distingue tra file che hanno lo stesso nome. Tutti i file vengono visualizzati nell’ordine in cui sono stati salvati.

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CBL 2™ 17

Caricamento di un esperimento

Per ricaricare un esperimento dalla memoria seguente procedura:

Nella schermata principale di DataMate Main, premere

SETUP.

Premere  SAVE/LOAD.

Premere £ LOAD EXPERIMENT.

Premere il numero accanto all’esperimento desiderato. L’esperimento viene caricato, quindi viene visualizzata la schermata principale.

FLASH

del sistema CBL 2™, attenersi alla

Nota: è possibile caricare solo un file esperimento alla volta.

Cancellazione di un esperimento

I file esperimento memorizzati nella memoria nell'ordine in cui vengono memorizzati. I nuovi esperimenti vengono aggiunti in successione, uno dopo l’altro. Per sfruttare al meglio la memoria, si consiglia di cancellare i file non più necessari.

Per cancellare un esperimento, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata principale di DataMate, premere ¢ SETUP.

Premere  SAVE/LOAD.

FLASH

del sistema CBL 2 appaiono

18 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

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Premere ¤ DELETE EXPERIMENT.

Premere il numero accanto all’esperimento da cancellare.

cancellati non possono essere recuperati!

viene visualizzata la schermata Experiment Menu.

L’esperimento viene cancellato, quindi

ATTENZIONE: i file

Cancellazione di tutti gli esperimenti

Oltre a cancellare un esperimento alla volta, è possibile cancellare contemporaneamente tutti gli esperimenti memorizzati. Per fare ciò, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata principale di DataMate, premere ¢ SETUP.

Premere  SAVE/LOAD.

Premere  DELETE ALL EXPERIMENTS.

Premere ¢ per cancellare tutti gli esperimenti. Gli esperimenti vengono cancellati, quindi viene visualizzata la schermata Setup.

Utilizzo del sistema CBL 2™ con altri programmi

Il sistema CBL 2 funziona con la maggior parte dei programmi CBL™ esistenti, apportando al più quale piccola modifica.

♦

I programmi degli activity book di TI CBL Explorations™.

♦

I programmi TI reperibili sul sito web delle calcolatrici TI,

♦

I programmi creati dall’utente.

Per copiare programmi sulla calcolatrice, seguire le istruzioni riportate negli activity book o nel sito web. Successivamente eseguire l’esperimento come indicato.

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education.ti.com

CBL 2™ 19

L’Appendice B contiene una guida di riferimento rapido ai comandi del CBL 2™. Se si desiderano creare programmi personalizzati per il CBL 2, consultare il documento Technical Reference sul CD Resource o sul sito web di TI per reperire spiegazioni dettagliate e informazioni ulteriori sui comandi.

Memorizzazione e richiamo di programmi con DATADIR

Il programma DATADIR consente di memorizzare programmi nella memoria del sistema CBL 2 e, successivamente, di richiamarli sulla calcolatrice (in pratica, è come avere un “disco rigido esterno” per la calcolatrice). Il CBL 2 dispone approssimativamente di 400K di memoria di file esperimento e programmi.

Il programma DATADIR è presente sul CD TI Resource e sul sito web di TI

education.ti.com

Per memorizzare e richiamare programmi, il CBL 2 deve essere collegato a una calcolatrice grafica TI.

FLASH

disponibile per la memorizzazione

Avvio del programma DATADIR

Premere

Premere h per spostare il cursore su premere

Premere nuovamente Viene visualizzato brevemente uno schermo introduttivo, seguito dal menu principale.

DATADIR

per confermare la scelta.

FLASH

Memorizzazione di un programma (sul CBL2)

I programmi da memorizzare devono trovarsi sulla calcolatrice. È possibile memorizzare contemporaneamente uno o più programmi. Per fare ciò, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata Directory Main Menu, premere

STORE PROGRAM.

20 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Premere \

Premere ¤ Prgm.

Premere h per spostare il cursore sul programma da memorizzare e premere



. Accanto al nome del

programma appare un punto.

Ripetere questa istruzione fino a quando non sono stati selezionati tutti i programmi da memorizzare.

Premere a per evidenziare

TRANSMIT

e premere

. Dopo aver memorizzato i programmi, la calcolatrice visualizza il messaggio

Nota: la calcolatrice chiude il programma DATADIR per eseguire il trasferimento. Avviare nuovamente il programma DATADIR per visualizzare i risultati del trasferimento.

Done

Richiamo di un programma dalla memoria

Il programma DATADIR consente inoltre di richiamare un programma dalla memoria del CBL 2™ sulla calcolatrice. Benché si possano memorizzare diversi programmi contemporaneamente, è possibile richiamarne solo uno alla volta. Per effettuare questa operazione, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata Directory Main Menu, premere ¢ LOAD A PROGRAM.

Premere il numero accanto al programma da caricare e seguire le istruzioni visualizzate sulla schermata, come mostrato nei passaggi da 3 a 5 più sotto.

Premere \



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CBL 2™ 21

Premere a per evidenziare

RECEIVE

e premere

Quando sulla schermata della calcolatrice appare WAITING, premere CBL 2™. Non appena il programma è stato caricato sulla calcolatrice, nella schermata della calcolatrice appare il messaggio

Nota: la calcolatrice chiude il programma DATADIR per effettuare il trasferimento.

Done

TRANSFER

Cancellazione di un programma dalla memoria

Il programma DATADIR fornisce due opzioni per la cancellazione di programmi dalla memoria. È possibile cancellare un solo programma (opzione 3) o tutti i programmi (opzione 4) memorizzati sul CBL 2.

Nota: cancellando tutti i programmi NON si cancellano i programmi DataMate/Apps.

Per cancellare un solo programma memorizzato sul CBL 2, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata Directory Main Menu, premere ¤ DELETE A PROGRAM.

Premere il numero accanto al programma da cancellare.

Viene visualizzata la schermata Directory Main Menu.

sul

Per cancellare TUTTI i programmi memorizzati sul CBL 2, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata Directory Main Menu, premere  DELETE ALL PROGRAMS.

I programmi vengono cancellati, quindi appare la schermata Directory Main Menu.

Controllo della memoria

Il programma DATADIR consente anche di controllare la quantità di memoria disponibile sul CBL 2. Per controllare la memoria, attenersi alla seguente procedura:

Nella schermata Directory Main Menu, premere  CHECK MEMORY.

Una volta terminata la lettura della schermata, premere

Viene visualizzata la schermata Directory Main Menu.

22 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Riorganizzazione della memoria

Il programma DATADIR consente di ottimizzare la memoria disponibile sul CBL 2™.

Nel menu principale della directory, premere  COLLECT GARBAGE.

Al termine, il programma ripristina il menu principale.

Chiusura del programma DATADIR

Nella schermata Directory Main Menu, premere  QUIT. Sulla schermata della calcolatrice appare il messaggio

Done

Guida di riferimento agli schermi di DataMate

Questa sezione del Manuale per l’utente riporta gli schermi principali di DataMate e, con ogni schermo, una spiegazione delle relative opzioni.

Può essere utilizzata come guida di riferimento, di conseguenza gli schermi sono elencati in ordine alfabetico in base al nome per semplificarne la ricerca.

Advanced Time Graph Settings (opzione 3 della schermata Time Graph Settings)

La parte superiore della schermata mostra due campi: Live Graph e Triggering. La parte inferiore elenca le opzioni di menu.

I valori di YMIN e YMAX sotto Live Graph fanno riferimento ai limiti superiore e inferiore, rispettivamente, della “finestra” in cui vengono mostrati i dati raccolti. I valori che appaiono sulla schermata rappresentano l’intervallo predefinito relativo al sensore collegato al canale 1. In questo esempio, il sensore di temperatura in acciaio inossidabile.

1: OK Ripristina la schermata Time Graph Mode. 2: CHANGE GRAPH

SETTINGS

3: CHANGE

TRIGGERING

Consente di modificare i valori minimo e massimo dell’asse y e i valori della scala y per il grafico visualizzato durante la raccolta di dati in modalità live-graph.

Consente di modificare i livelli di trigger che avviano la raccolta dei dati.

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CBL 2™ 23

Analyze Options (opzione 4 della schermata principale)*

1: RETURN TO

Chiude la schermata Analyze Options.

MAIN SCREEN 2: CURVE FIT Consente di selezionare modelli di regressione per i dati. 3: ADD MODEL Consente di creare un nuovo modello di regressione per i dati. 4: STATISTICS Consente di determinare le statistiche a una variabile per un’area

di dati selezionata.

5: INTEGRAL Consente di determinare l’integrale per un’area selezionata.

*Questa opzione non è disponibile nella versione di DataMate per la TI-82.

Calibration (opzione 2 della schermata Setup)

Da questo schermo è possibile calibrare un sensore in due modi diversi: calibrazione a due punti e introduzione manuale dei valori di inclinazione e intercetta.

Nota: non tutti i sensori possono essere calibrati. Se si seleziona un sensore che non può essere calibrato, DataMate non mostra questo schermo.

1: OK Consente di salvare le modifiche e ripristina la schermata setup. 2: CALIBRATE NOW Consente di selezionare un metodo di calibrazione a due punti. 3: MANUAL ENTRY Consente di digitare valori di calibrazione personalizzati.

24 G

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Experiment Menu (opzione 4 SAVE/LOAD della schermata Setup)

Nota: se è stata definita la configurazione per un esperimento, ma non sono stati raccolti i dati, questa opzione salva solo le impostazioni. Se è stata definita la configurazione e sono stati raccolti i dati, salva sia le impostazioni che i dati. Tuttavia, viene salvata solo la serie di dati corrente; le serie di dati precedentemente memorizzate non verranno salvate.

Questo schermo è disponibile in DataMate per la TI-83 Plus, la TI-83 Plus Silver Edition, la TI-86, la TI-89, la TI-92, la TI-92 Plus e il Voyage™ 200 PLT.

1: SAVE EXPERIMENT Salva gli esperimenti nella memoria 2: LOAD EXPERIMENT Ricarica un esperimento dalla memoria 3: DELETE EXPERIMENT Cancella un esperimento dalla memoria 4: DELETE ALL

Cancella tutti gli esperimenti dalla memoria

FLASH

del CBL 2™.

FLASH

del CBL 2.

EXPERIMENTS

5: RETURN TO SETUP

Ripristina la schermata Setup.

SCREEN

Graph Menu (opzione 3 della schermata principale)

Da questo schermo è possibile selezionare i dati da rappresentare graficamente, selezionare un’area del grafico da visualizzare o analizzare e modificare la scala del grafico.

La parte superiore della schermata mostra i grafici che possono essere visualizzati sulla schermata. La parte inferiore elenca le opzioni di menu.

1: MAIN SCREEN Ripristina la schermata principale. 2: SELECT REGION Consente di selezionare un’area del grafico. I dati esterni all’area

selezionata vengono cancellati dal grafico e dalle liste della calcolatrice in cui sono memorizzati i dati.

3: RESCALE Consente di modificare il grafico scegliendo il ridimensionamento

in scala automatico oppure immettendo valori per la scala x o la scala y.

4: MORE Visualizza opzioni di rappresentazione grafica addizionali.

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CBL 2™ 25

Schermo principale

La parte superiore della schermata principale mostra i sensori correntemente impostati e la modalità di raccolta dei dati correnti. La parte inferiore elenca le opzioni di menu.

1: SETUP Consente di selezionare i sensori, impostare la modalità di raccolta

dei dati, calibrare i sensori e gestire i file esperimento. 2: START Attiva la raccolta dei dati. 3: GRAPH Consente di selezionare e visualizzare un grafico dei dati di un

esperimento. 4: ANALYZE Consente di selezionare il tipo di analisi da eseguire con i dati. 5: TOOLS Consente di selezionare uno strumento quale RETRIEVE DATA o

CHECK BATTERY. 6: QUIT Chiude il programma DataMate.

DataMate riconosce automaticamente un sensore a identificazione automatica, rileva il canale a cui è collegato, carica un esperimento predefinito appropriato al sensore e mostra la lettura corrente. Vengono mostrati tutti i canali attivi e la schermata principale viene aggiornato a mano a mano che i sensori a identificazione automatica vengono aggiunti o rimossi.

I sensori che non dispongono della capacità di identificazione automatica, come ad esempio i sensori di pressione e i sensori di pH, devono essere configurati manualmente. Per collegare un sensore al CBL 2™ vedere le istruzioni riportate a pagina 6.

La schermata principale è preimpostato su “meter mode” che aggiorna le letture dei sensori attivi ogni cinque secondi. Per attivare o disattivare la modalità metro, premere

sulla calcolatrice.

Rescale Graph (opzione 3 della schermata Graph Menu)

In questo schermo è possibile modificare la scala del grafico che si sta ridimensionando.

1: AUTOSCALE Ridimensiona automaticamente un grafico per adattare i dati

alla schermata della calcolatrice (ZOOM STAT). 2: X SCALE Consente di introdurre uno o più valori per la scala dell’asse x. 3: Y SCALE Consente di introdurre uno o più valori per la scala dell’asse y. 4: RETURN Ripristina la schermata Graph Menu.

26 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

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Select Channel [to Zero] (opzione 3 (ZERO) della schermata Setup)

Da questo schermo è possibile impostare uno o più sensori su zero.

Nota: non tutti i sensori possono essere azzerati. DataMate mostra solo i sensori che possono essere impostati su zero.

1: CH1 Consente di azzerare il sensore collegato a questo canale. 2: CH. . . Consente di azzerare il sensore collegato a questo canale. 3: ALL CHANNELS Consente di azzerare i sensori collegati a

tutti

i canali.

Select Mode (dalla schermata SetUp)

La modalità di raccolta dei dati predefinita per il CBL 2™ è Time Graph. Per modificare la modalità, attenersi alla procedura indicata in Selezione della modalità di raccolta dei dati a pagina 9.

1: LOG DATA Consente di avviare la procedura Quick Set-Up. 2: TIME GRAPH Consente di impostare l’intervallo tra i campioni e il numero di

punti dati raccolti. È la modalità predefinita.

3: EVENTS WITH

ENTRY

4: SINGLE POINT Consente di raccogliere un punto dati al secondo per dieci secondi

Consente di raccogliere un punto dati ogni volta che si preme

, quindi richiede di correlare tale punto dati con un valore numerico. Viene utilizzata in esperimenti quali la titolazione e la legge di Boyle.

e visualizza un punto dati medio.

5: SELECTED

EVENTS

6: RETURN TO

SETUP SCREEN

Consente di raccogliere un punto dati ogni volta che si preme sulla calcolatrice.

Ripristina la schermata setup.

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CBL 2™ 27

Select Sensor (dalla schermata SetUp)

Quando si collega un sensore a identificazione automatica a un canale da 1 a 3 e si seleziona tale canale nella schermata Setup, DataMate visualizza un elenco di sensori analogici disponibili. Questo schermo è il primo di una serie di schermi.

1-6: . . . Indica al CBL 2™ che questo sensore è collegato al canale

selezionato. 7: MORE Visualizza la schermata successivo dell’elenco di sensori. 8: RETURN TO

SETUP SCREEN

Ripristina la schermata Setup senza che si selezioni nessun

sensore.

Quando si collega un sensore che non dispone della caratteristica di identificazione automatica al canale digitale e si seleziona tale canale nella schermata Setup, DataMate visualizza l’elenco di sensori di movimento disponibili.

Nota: per attivare i sensori di movimento rotatorio, radiazione di Student e Photogate sono richiesti programmi addizionali.

1: MOTION(M) Indica al CBL 2 che il sensore collegato a questo canale misura i dati

in metri.

2: MOTION(FT) Indica al CBL 2 che il sensore collegato a questo canale misura i dati

in piedi.

3: NONE Ripristina la schermata Setup senza che si selezioni nessun sensore.

Setup (opzione 1 della schermata principale)

Da questo schermo è possibile modificare la configurazione dell’esperimento corrente, incluso cambiare i sensori, modificare la modalità di raccolta dei dati, calibrare un sensore, azzerare un sensore e salvare o caricare file esperimento.

La parte superiore della schermata mostra i sensori che sono collegati ai canali del CBL 2 e l’impostazione di modalità corrente. La parte inferiore elenca le opzioni di menu.

1: OK Ripristina la schermata principale. 2: CALIBRATE Consente di calibrare un sensore. 3: ZERO Imposta la lettura corrente di un sensore su zero. 4: SAVE/LOAD* Visualizza il menu Experiment che consente di salvare, ricaricare o

cancellare file esperimento dalla memoria

* L’opzione SAVE/LOAD è disponibile solo nelle versioni di DataMate per la TI-83 Plus, la TI-83 Plus Silver Edition, la TI-86, la TI-89, la TI-92, la TI-92 Plus e il Voyage™ 200 PLT.

28 G

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FLASH

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del sistema CBL 2.

Time Graph Settings (opzione 2 della schermata Select Settings)

La parte superiore della schermata contiene tre campi: Time Interval (l’intervallo di tempo tra i campioni, espresso in secondi), Number of Samples (il numero di campioni) e Experiment Length (la durata dell’esperimento, espressa in secondi). La parte inferiore elenca le opzioni di menu.

1: OK Ripristina la schermata Select mode. 2: CHANGE TIME

SETTINGS

Consente di modificare i valori, l’intervallo di tempo e il numero di campioni.

3: ADVANCED Consente di modificare le impostazioni di rappresentazione

grafica e/o i livelli di trigger.

Tools (opzione 5 della schermata principale)

Le opzioni del menu Tools consentono di svolgere varie funzioni, incluso memorizzare serie di dati, richiamare dati dal CBL 2™ nella calcolatrice e controllare lo stato delle batterie.

1: STORE LATEST RUN DataMate inserisce i dati della prima serie nella List 2 (L2)

della calcolatrice. Quando si seleziona STORE LATEST RUN, questi dati vengono spostati dalla List 2 nella List 3 della calcolatrice, in modo tale che i nuovi dati possano essere raccolti nella List 2. È possibile memorizzare fino a due serie di dati, il che consente di confrontare tre serie di dati.

Questa opzione non può essere utilizzata con più di un sensore, né con il sensore di movimento.

2: RETRIEVE DATA Consente di richiamare sulla calcolatrice tutti i dati

contenuti nella memoria del CBL 2. Questi dati possono essere stati raccolti con la funzione QUICK START del CBL 2

oppure nell’ultimo esperimento di DataMate. 3: CHECK BATTERY Consente di controllare il livello delle batterie del CBL 2. 4: RETURN TO MAIN

Ripristina la schermata principale.

SCREEN

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CBL 2™ 29

30 G

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Attività 1 – Sommiamo!

−

Concetti matematici

♦

Raccolta dei dati

♦

Grafici statistici

♦

Creazione di modelli matematici

♦

Moltiplicazione come addizione ripetuta

♦

Uso dei dati sperimentati per sviluppare una formula

Concetti scientifici

♦

Raccolta e analisi dei dati

♦

Misura dell’energia elettrica

♦

Batterie in serie; circuito serie

Materiali

♦

CBL 2™

♦

Calcolatrice grafica TI

♦

Cavo di collegamento tra unità da 15 cm (o altra lunghezza)

♦

Sensore di tensione TI

♦

5 batterie da 1,5 volt della stessa dimensione (ad esempio, batterie LR6 (AA) o AAA)

♦

Righello con rinforzo o altro dispositivo per mantenere le batterie in posizione

Introduzione

Ogni giorno vengono usate una o più batterie per alimentare una torcia, oppure, nel nostro caso, la calcolatrice e il CBL 2, o un qualsiasi altro dispositivo a batterie. Quanta energia ricevono dalle batterie questi dispositivi?

Si osservi il rivestimento esterno di una batteria. Alle due estremità sono riportate le indicazione del

polo positivo (+)

polo negativo (

e del

)

. Inoltre, sono indicate la

dimensione, ad esempio AAA, e la tensione, ad esempio, 1,5 VOLT.

Se si osserva la posizione delle batterie in molte torce, si noterà che sono allineate in colonna o in (+) sia a contatto del polo negativo (

serie

. Le batterie di una torcia sono allineate in modo che il polo positivo

−

). Si osservi la posizione delle batterie nel CBL 2. Si

noterà che anche se le batterie non sono disposte in fila, i loro poli sono alternati e una

−

piastra di metallo mette in contatto quelli positivi (+) con quelli negativi ( batterie sono collegate o disposte in

serie

(vedere la figura nella pagina successiva). Le

). Queste

batterie forniscono energia elettrica ai dispositivi elettronici quando viene creato un

circuito

dispositivo elettronico (il

. Per ora, si pensi a circuito come a un percorso che collega il polo positivo al

carico

) e quindi al polo negativo.

Questo studio consentirà di calcolare la tensione totale (quanti volts) fornita da più batterie in serie ai dispositivi da esse alimentati!

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CBL 2™ 31

Batterie in serie

Preparazione

Per prima cosa, si useranno il CBL 2 e la calcolatrice per misurare la tensione di ciascuna delle cinque batterie. Successivamente, si misurerà la tensione di una batteria, poi di una serie di due batterie, poi di tre, eccetera. Si raccomanda di lavorare in gruppo. Tre sono le operazioni da svolgere:

♦

Posizionamento delle batterie.

♦

Accensione e utilizzo della calcolatrice e del CBL 2.

♦

Realizzazione delle misurazioni con il sensore di tensione.

Usare cinque batterie della stessa dimensione e tensione. Si consiglia di usare batterie nuove o un set di batterie che siano state usate nello stesso dispositivo.

Le batterie possono essere tenute in posizione tramite un apposito supporto, usando un righello con rinforzo, oppure inserendole nella fuga delle piastrelle di un tavolo o di un pavimento.

Le batterie dovrebbero essere allineate in modo che un polo positivo (+) tocchi un polo

−

negativo (

Raccolta dei dati

Collegare il CBL 2 alla calcolatrice usando l’apposito cavo di collegamento tra unità. Collegare il sensore di tensione al CBL 2 nel canale 1 [CH 1].

Sulla calcolatrice, eseguire il programma o l’applicazione DataMate. DataMate identifica automaticamente il sensore di tensione e carica un esperimento predefinito. A destra è riportato la schermata principale di DataMate.

Se l’impostazione di MODE è diversa da quella che appare qui, premere

Inserire una batteria nell’apposito supporto o su un righello. Mettere in contatto e mantenere in posizione i puntali del sensore di tensione con i terminali appropriati delle batterie, rosso con (+) e nero con ( serie con il CBL 2.

per resettare il programma.

−

). A questo punto, si è creato un circuito in

32 G

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Leggere e registrare la tensione di ciascuna delle cinque batterie sul Modulo per la registrazione dei dati dello studente, domanda 1. Si noti che la tensione può essere letta nell’angolo superiore destro della schermata principale di DataMate.

Successivamente, impostare il CBL 2 per effettuare una misurazione in modalità EVENTS WITH ENTRY.

Nella schermata principale, premere ¢ per selezionare SETUP.

Premere ` o h per scorrere su MODE, quindi premere

Premere ¤ per EVENTS WITH ENTRY. Ciò significa che si registrerà un valore di tensione ogni volta che si preme ENTER.

Ora, premere ¢ OK.

Premere £ START.

10.

Premere batteria. Quando appare il messaggio ENTER VALUE?, premere ¢ quindi

Ogni volta che si preme tensione, la calcolatrice chiede di introdurre un numero per tenere traccia del numero di batterie.

11.

Ora, allineare due batterie in serie. Nuovamente, mettere in contatto il conduttore rosso del sensore di tensione con il polo positivo (+) e il conduttore nero con il polo negativo ( questo valore come seconda voce.

12.

Continuare questa procedura fino a raccogliere tutte e cinque le misurazioni.

13.

Una volta completata la raccolta dei dati, premere raccolti. Premere

per effettuare la prima misurazione di una

per la prima voce.

−

). Premere

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per raccogliere la tensione delle due batterie. Etichettare

per visualizzare la schermata principale di DataMate.

per salvare un valore di

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. Apparirà il grafico dei dati

CBL 2™ 33

Analisi

Dalla schermata principale di DataMate, premere ¤ GRAPH, quindi rispondere alle domande da 2 a 6 sul Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

La pendenza di una retta corrisponde alla sua ripidezza o alla velocità di variazione. Il valore numerico della pendenza può essere collegato a molti modelli fisici. In questo modello, la pendenza corrisponde approssimativamente alla tensione per batteria. L’unità di misura della pendenza in questo modello è volt/batteria. L’equazione che viene spesso utilizzata per questo modello lineare è detta modello pendenza-intercetta, e cioè:

Y = AX + B

dove A= la quando X=0), detta anche l’ anche y=mx+b, dove m è la pendenza.

Rispondere alla domanda 7 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Dalla schermata del grafico, premere

per accedere alla schermata principale.

Premere  ANALYZE.

Premere £ CURVE FIT.

pendenza

e B= l’intersezione della retta con l’asse Y (o il valore di Y

intercetta Y

. Questa stessa equazione può essere scritta

, quindi premere

34 G

Premere ¢ LINEAR (CH1 VS ENTRY). Copiare queste informazioni sulla regressione nella domando 8 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Premere

Premere DataMate.

Rispondere alle domande 9 e 10 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

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per visualizzare il grafico dei dati e la curva di interpolazione.

, poi ¢ RETURN TO MAIN SCREEN, quindi  QUIT per uscire da

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Proseguiamo

Verificare che la pendenza dell’equazione di regressione lineare corrisponda alla media della tensione delle batterie utilizzate.

Notare come la tensione della serie di cinque batterie diminuisce nel tempo se si utilizza la modalità TIME GRAPH per diverse ore. Occorrerà accertarsi che i puntali del sensore di tensione siano in contatto con i poli delle batterie per tutta la durata dell’esercitazione.

Studiare la configurazione di un circuito parallelo e determinare la tensione totale delle batterie disposte in parallelo.

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CBL 2™ 35

Modulo per la registrazione dei dati dello studente

Registrare la tensione di ciascuna delle cinque batterie nella seguente tabella.

Batteria 1

Tensione

Disegnare il grafico dei dati raccolti dalla misurazione delle serie composte da una batteria, due batterie, tre batterie, eccetera. Etichettare gli assi.

Collegare i punti del grafico e descrivere la forma della linea.

Premere i tasti freccia per spostarsi seguendo i punti dati e registrare i dati, cioè la tensione, nella seguente tabella:

N. di batterie

Tensione

Che cosa si può osservare dai valori di tensione misurati?

36 G

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Prevedere la tensione di una serie di 6 batterie. _______________

di 10? ____________ di 20? ______________ di X? ______________

Se X= numero di batterie e Y= tensione, usare i dati raccolti per scrivere un’equazione che descriva la relazione tra il numero di batterie e la tensione.

Usare l’equazione per definire A= _____ B= _____ dove Y=AX+B.

Registrare i valori dalla calcolatrice quando si usa la funzione Curve Fit.

A= _____________ B= _____________ Y= _____________

Per l’equazione della linea, Y=AX+B, A viene detto/a il/la e B viene detto/a il/la . I valori A e B della calcolatrice sono gli stessi valori A e B ottenuti dallo studente? Scrivere un confronto.

10.

Riepilogare l’esercitazione. Descrivere la dipendenza della tensione totale applicata ad un dispositivo dal numero n di batterie, collegate in serie, che lo alimentano. Includere uno schizzo delle batterie collegate in serie.

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CBL 2™ 37

Sezione per l’insegnante

Teoria

Scienza e matematica:

Quando le batterie sono allineate in serie, la tensione totale è la somma della tensione di ciascuna batteria. Si noti che la tensione totale viene calcolata addizionando ripetutamente, ad esempio, 1,4 volt. Dopo aver raccolto i dati, gli studenti dovrebbero usare il ragionamento induttivo per notare che la sequenza di calcolo della tensione può essere generalizzata in 1,4X dove X è il numero delle batterie. Ciò fornisce un semplice modello lineare della relazione tra la tensione e il numero di batterie.

Se le batterie forniscono ciascuna una tensione approssimativa di 1,4 volt, l’equazione lineare sarà Y=1,4X + 0 dove Y è la tensione totale della serie e X è il numero di batterie. L’inclinazione, o la velocità di cambiamento della tensione totale, è pari a 1,4 volt per batteria. Le coordinate dell'intercetta Y sono (0,0), nessuna batteria, nessun volt. Gli studenti dovranno scrivere l’equazione utilizzando nomi di variabile adatti al problema.

Gli studenti dovranno confrontare la formula che hanno ricavato usando il proprio ragionamento con la retta di regressione lineare, la retta che meglio interpola i dati (Curve Fit), calcolata con la calcolatrice. Evidenziare che, per questo facile problema, sono stati in grado di sviluppare il modello usando il ragionamento.

Discutere con gli studenti del fatto che avrebbero potuto usare (B,V) anziché variabili (X,Y) per descrivere il modello. Le lettere B e V potrebbero avere maggior significato nel problema fisico. Si noti che, in questo caso, ci sarebbe stata confusione se avessero usato B anche per l’intercetta Y. Parlarne con gli studenti. Chiedere, inoltre, in che relazione sta l’equazione lineare usata nell’esercitazione, Y=AX+B, con l’equazione y=mx+b utilizzata normalmente nelle lezioni di matematica. Evidenziare che A=pendenza=m.

Nota: se le batterie sono nuove, il valore misurato della tensione potrebbe essere superiore a 1,4 volt.

Risposte

Le risposte saranno diverse.

Grafico di esempio:

38 G

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La forma generale del grafico dovrebbe essere quella di una retta se le batterie avevano tutte, più o meno, la stessa tensione.

Esempio: tutte le batterie qui hanno 1,4 volt.

N. di batterie

Tensione

1 1.4

2 3.0

3 4.4

4 5.8

5 7.2

Quando si aggiunge una batteria alla serie, la tensione totale aumenta di circa 1,4 volt.

8.6; 14; 28; 1.4X

Y= 1.4X; A=1.4; B=0

Vedere gli schermi di esempio. Le risposte cambieranno a seconda della tensione di ogni singola batteria.

A = pendenza e B = intercetta Y. Se le batterie hanno tensioni leggermente diverse, il valore della pendenza calcolata sarà la media delle tensioni. Le risposte potranno variare.

10.

Cercare nel vocabolario l’uso corretto del termini:

serie

pendenza, intercetta, polo, volt

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CBL 2™ 39

Proseguiamo

Verificare che la pendenza dell’equazione di regressione lineare sia la media della tensione delle batterie utilizzate.

Controllare come la tensione della serie di cinque batterie diminuisce nel tempo se si utilizza la modalità TIME GRAPH per diverse ore. Occorrerà assicurarsi che i puntali del sensore di tensione siano in contatto con i poli delle batterie per tutta la durata dell’esercitazione.

Studiare la configurazione di un circuito parallelo e determinare la tensione totale delle batterie disposte in parallelo.

Bibliografia

Data Collection Activities for the Middle Grades with the TI-73, CBL, and CBR

Johnston and Young; TI Explorations™ Book.

40 G

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Attività 2 – Una luce da lontano

Concetti matematici

♦

Rappresentazione grafica dei dati

♦

Confronto di previsioni e dati

♦

Relazioni quadratiche inverse

♦

Fonti di errore e relativi effetti

Concetti scientifici

♦

Raccolta e analisi dei dati

♦

Misure di luce e distanza

Materiali

♦

CBL 2™

♦

Calcolatrice grafica TI

♦

Cavo di collegamento tra unità da 15 cm (o altra lunghezza)

♦

Sensore di luce TI

♦

Lampadina (a incandescenza) da 60 watt e relativo bulbo di sostegno

♦

Righello o metro a nastro

Introduzione

Probabilmente, si sarà già notato che la l’intensità della luce di una lampadina diminuisce a mano a mano che ci si allontana. Teoricamente, l’intensità della luce I è collegata alla distanza d dalla sorgente di luce con una funzione della seguente forma:

dove il valore della costante A dipende dalla lampadina. In questo esperimento si confronteranno previsioni teoriche con misure reali.

Occorrerà un sensore di luce TI (incluso con il CBL 2) per misurare l’intensità della luce. Per misurare la distanza, si potrà usare tanto un metro a nastro quanto un righello (in pollici o centimetri).

Preparazione

Per questo esperimento serve una stanza relativamente scura. Collocare una lampadina ad una estremità della stanza e sistemare uno sfondo scuro alle sue spalle. Quindi, si misurerà l’intensità della luce emessa da questa lampadina da varie distanze.

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CBL 2™ 41

Raccolta dei dati

Collegare il CBL 2 alla calcolatrice usando l’apposito cavo di collegamento tra unità. Collegare il sensore di luce alla porta CH1 del CBL 2.

Sulla calcolatrice, avviare il programma o l’applicazione DataMate. DataMate identifica il sensore di luce e carica un esperimento predefinito. Viene visualizzata la schermata principale.

Nella schermata principale, premere ¢ SETUP.

Usare ` o visualizzata la schermata Select Mode.

per scorrere su MODE e premere

Viene

Premere ¤ per selezionare EVENTS WITH ENTRY. Viene nuovamente visualizzata la schermata Setup.

Premere ¢ per selezionare OK per tornare alla schermata principale.

Premere £ START. Si dovrebbe vedere una schermata simile a quello raffigurato sulla destra. Si noti che la lettura cambia se si sposta la sonda di luce.

A questo punto si è pronti per effettuare una serie di misurazioni della luce con l’apposita sonda collocata a varie distanze dalla lampadina e diretta sempre verso di essa. Le distanze 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 e 3 sono solitamente adatte a questa esercitazione.

42 G

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Posizionare la sonda per la prima misurazione e premere

per registrare il valore misurato. Dovrebbe apparire

una schermata simile a quello raffigurato sulla destra.

Digitare la distanza dall’estremità della sonda alla lampadina.

10.

Ripetere la precedente procedura, effettuando una serie di misure della luce da distanze diverse. Dovrebbero essere sufficienti da sei a otto misure. Una volta completate queste operazioni, premere

per terminare la fase di raccolta dei

dati di questo esperimento.

La schermata seguente mostra i risultati di una serie di misurazioni standard.

Analisi

Lavorare sulle domande contenute nel Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Questo esperimento osserva una relazione semplice, tuttavia vi sono molte potenziali fonti di errore nell’esperimento. Si tenterà di identificare quante più fonti potenziali di errore possibile e di ridurre al minimo o compensare tali errori.

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CBL 2™ 43

Procediamo

Un modo per determinare gli effetti di errori di misura consiste nell’utilizzare previsioni teoriche. Si assuma che una funzione della forma

rappresenti correttamente il rapporto tra l’intensità della luce e la distanza. Che cosa ci dice sul rapporto tra una lettura dell’intensità della luce fatta a 0,5 metri e una fatta a 1 metro di distanza? Che cosa ci dice se la lettura che doveva essere fatta 0,5 metri è stata presa di fatto a 45 cm di distanza e se la lettura che doveva essere fatta a 1 metro è stata presa di fatto a 1,05 metri di distanza?

Se si fa tutto il possibile per ridurre al minimo ogni fonte di errore, quali fonti di errore non è possibile eliminare? Ad esempio, non è mai possibile misurare esattamente le distanze. Che precisione hanno le distanze calcolate per questo esperimento? In che modo i restanti errori possono influenzare i dati?

44 G

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Modulo per la registrazione dei dati dello studente

Collegare i punti del grafico e descriverne la forma generale.

Usare _ e a per determinare i valori misurati dal grafico, quindi registrare tali misurazioni nella seguente tabella:

Distanza Intensità della luce

Teoricamente, il rapporto tra l’intensità della luce e la distanza viene dato da una funzione della seguente forma

dove I è l’intensità della luce e d è la distanza dall’estremità della sonda alla lampadina. Se ciò è corretto, quale rapporto ci sarà tra i valori dell’intensità della luce presi a 0.5 metri e a 1 metro di distanza?

Quale rapporto ci sarà tra i valori dell’intensità della luce presi a 1 metro e a 2 metri di distanza?

Quale rapporto ci sarà tra i valori dell’intensità della luce presi a 1.5 metri e a 3 metri di distanza?

Confrontare i rapporti tra i dati reali e le precedenti previsioni.

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CBL 2™ 45

Probabilmente, come accade spesso, ci saranno delle differenze tra le previsioni e i dati reali. In generale, due sono i motivi possibili: i dati sono sbagliati oppure la teoria è sbagliata. In questa esercitazione si cercano le fonti di errore sperimentali. Elencare diverse fonti possibili di errore legate all’esperimento.

Una possibile fonte di errore sperimentale è legata alla misura della distanza dall’estremità della sonda alla lampadina. Prendere diverse misure cercando di collocare l’estremità della sonda esattamente a 1 metro di distanza dalla lampadina. Descrivere la variazione nelle letture dell’intensità della luce.

Vi sono varie operazioni che si possono tentare per ridurre al minimo questa fonte di errore. Descriverne alcune.

Provare a studiare gli effetti degli errori di misura della distanza dall’estremità della sonda alla lampadina commettendo volutamente degli errori. Qual è l’effetto di un errore di 5 cm su una distanza supposta di 0.5 metri?

Qual è l’effetto di un errore di 5 cm su una distanza supposta di 1 metro?

10.

Un’altra fonte di errore è la presenza di un’altra sorgente di luce nella stanza. Provare a studiare gli effetti di questa fonte di errore introducendo volutamente un’altra luce e confrontando le misurazioni prese con questa luce ulteriore accesa e spenta. Che cosa si osserva?

11.

Come è possibile correggere la presenza di questa ulteriore luce nella stanza?

Ripetere l’esperimento originale facendo tutto il possibile per ridurre al minimo l’errore nelle misurazioni.

46 G

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Sezione per l’insegnante

Teoria

Il rapporto tra l’intensità della luce e la distanza può essere descritto da una funzione della seguente forma

ma esistono così tante potenziali fonti di errore che gli studenti probabilmente noteranno delle discrepanze tra le previsioni teoriche e i dati. Inoltre, è molto importante per gli studenti capire che non è possibile liquidare tutte queste discrepanze come “errori sperimentali”. Obiettivo di questa esercitazione è proprio tentare di identificare e compensare l’errore sperimentale.

Le principali fonti di errore che gli studenti dovranno identificare sono:

Errori nella misura della distanza.

♦

Luce estranea nella stanza.

♦

Errori nel puntamento della sonda.

♦

La sonda non può essere azzerata, ciò significa che in assenza di luce la lettura

♦

potrebbe non essere zero.

Un modo per far capire che non tutte le discrepanze possono essere liquidate come “errore sperimentale” consiste nel richiedere agli studenti di effettuare letture dell’intensità della luce utilizzando un lampada a fluorescenza. Poiché questo tipo di lampada non emette una luce costante (ma sfarfalla), queste misure risulteranno altalenanti.

Risposte

Dati campione con risposte campione:

Il grafico sembra la metà sinistra di una “U” (l’intensità cala rapidamente all’aumentare della distanza).

Distanza Intensità della luceIntensità della luce

0.5 0.228

1 0.070

1.5 0.034

2 0.026

2.5 0.020

3 0.014

3.5 0.013

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CBL 2™ 47

La misura effettuata a 0.5 metri dovrebbe essere 4 volte la misura effettuata a 1 metro di distanza.

La misura effettuata a 1 metro dovrebbe essere quattro volte la misura effettuata a 2 metri di distanza.

La misura effettua a 1.5 metri dovrebbe essere quattro volte la misura effettuata a 3 metri.

C’è un’enorme discrepanza. Ad esempio, la misura reale effettuata a 2 metri è solo

3.06 volte la misura reale effettuata a 4 metri.

Luce estranea nella stanza, errori nella misura della distanza, la lettura della sonda non è zero, la sonda potrebbe non essere puntata direttamente verso la lampadina.

Dipende dai risultati.

Tagliare pezzi di corda con lunghezze estremamente precise e tenere la sonda in posizione mantenendo un’estremità della corda contro l’estremità della sonda e l’altra estremità in una posizione fissa accanto alla lampadina. Fare attenzione a non bruciarsi vicino alla lampadina.

Circa 4% di errore

Circa 1 % di errore

10.

La presenza di un’altra sorgente di luce introduce un errore. Ad esempio, una data lettura potrebbe salire fino a 0.15

11.

Effettuare due letture a ogni distanza dalla lampadina, una con la lampadina accesa e un’altra con la lampadina spenta. La differenza tra le due letture rappresenta l’intensità dalla lampadina.

48 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

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Attività 3 – Sensori in conflitto:

quale temperatura?

Concetti matematici

♦

Equazione lineare della vita reale

♦

Raccolta e analisi dei dati di temperatura

♦

Rappresentazione grafica e

interpretazione dei grafici

Concetti scientifici

♦

Misura e conversioni

♦

Raccolta dei dati

♦

Fisica: la temperatura

Materiali

♦

CBL 2™

♦

Calcolatrice grafica TI

♦

Cavo di collegamento tra unità da 15 cm (o altra lunghezza)

♦

2 sensori di temperatura

♦

1 bicchiere di acqua tiepida

♦

1 bicchiere di cubetti di ghiaccio

♦

nastro o cordella a spirale

Introduzione

In questa esercitazione, si inizierà con un bicchiere di acqua tiepida a cui si aggiungeranno cubetti di ghiaccio per raffreddare l’acqua fino a farle raggiungere una temperatura decisamente rinfrescante. Si utilizzeranno due sensori per effettuare le misurazioni in gradi Celsius e in gradi Fahrenheit. Partendo dai dati raccolti, si studierà la formula di conversione da Celsius a Fahrenheit che è un’equazione lineare della forma Y=AX+B.

Preparazione

Riempire un bicchiere di acqua tiepida e uno di cubetti di ghiaccio. Collegare due sensori di temperatura, con un nastro o una cordella a spirale, a circa 5 cm di distanza dalle loro estremità. I sensori verranno inseriti nel bicchiere di acqua tiepida. Poiché il ghiaccio verrà aggiunto al bicchiere di acqua tiepida, accertarsi che vi sia spazio sufficiente nel bicchiere per l’aggiunta del ghiaccio. I due sensori dovranno rimanere a stretto contatto tra loro in modo che misurino il più possibile la stessa parte di liquido.

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CBL 2™ 49

Raccolta dei dati

Collegare il CBL 2 alla calcolatrice grafica usando l’apposito cavo di collegamento tra unità.

Collegare un sensore di temperatura al canale 1 [CH 1] e uno al canale 2 [CH 2] del CBL 2.

Inserire i due sensori nell’acqua tiepida.

Sulla calcolatrice, eseguire il programma o l’applicazione DataMate. Il CBL 2 identifica automaticamente i sensori di temperatura (sia il sensore di temperatura TI flessibile che quello in acciaio inossidabile) collegati ai canali 1 e 2 e carica un esperimento predefinito.

Nella schermata principale di DataMate, premere ¢ SETUP.

Modificare il setup del sensore collegato al canale 2 per misurare in gradi Fahrenheit. Premere ` o h per spostare il cursore su CH 2 e premere

Premere ¢ TEMPERATURE.

Premere  STAINLESS TEMP (F). Così facendo si caricano i fattori di calibrazione per la sonda di temperatura per la misura in °F.

Premere h per spostare il cursore su MODE e premere per visualizzare l’elenco MODE.

50 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

10.

A questo punto, occorre scegliere la modalità di raccolta dei dati più appropriata per questo esperimento. In questo caso, si utilizzerà Selected Events. Premere SELECTED EVENTS.

Nota: in questa modalità, ogni volta che si preme cattura un punto dati per ogni sonda collegata all’unità.

11.

Una volta effettuata la scelta, viene visualizzata la schermata Setup. Premere ¢ OK per tornare alla schermata principale di DataMate (mostrato sulla destra).

Il CBL 2 è configurato per iniziare la raccolta dei dati.

Raccolta dei dati

Premere £ START. Viene visualizzata una schermata simile a questo.

durante la raccolta dei dati, il CBL 2



Seguire le istruzioni visualizzate sulla schermata premendo

per raccogliere i

primi due punti dati, uno in °C e uno in °F.

Nota: l’obiettivo è raccogliere circa 10 dati a diverse temperature.

Aggiungere alcuni cubetti di ghiaccio all’acqua, mischiarla con il sensore di temperatura e attendere circa 5 secondi. Osservare sulla schermata della calcolatrice l’abbassamento della temperatura e, quando si è pronti, premere

per

raccogliere un altro punto dati.

Continuare questa procedura finché la temperatura in gradi Celsius non si avvicina a zero. Potrebbe essere necessario attendere più di 10 secondi tra le misurazioni per consentire all’acqua di avvicinarsi a 0 gradi Celsius.

Una volta raccolti 10 dati, premere

Premere ¢ MAIN SCREEN per procedere con il passo

per terminare la raccolta.

successivo dell’attività.

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CBL 2™ 51

Analisi

Nella schermata principale, premere ¤ GRAPH. È possibile vedere tre grafici (uno alla volta) premendo ` o

successivamente, premendo

per spostare il cursore sul grafico desiderato e,

Una volta terminata la visione, premere il grafico.

Usare i grafici per rispondere alla domanda 1 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Premere ¢ MAIN SCREEN per continuare.

Nella schermata principale, premere  ANALYZE.

Premere £ CURVE FIT per trovare la retta che meglio si adatta al grafico di CH2 VS. CH1 (TEMP F VS. TEMP C).

Premere  LINEAR (CH2 VS CH1) per calcolare un modello lineare di questa relazione fisica. Viene visualizzata una schermata con le equazioni di regressione lineare.

Rispondere alla domanda 2 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

per chiudere

Premere lineare. Usare _ e a per confrontare i dati con I valori ottenuti dal grafico della regressione lineare.

Rispondere alla domanda 3 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Premere premere ¢ per passare alla schermata principale. Premere



QUIT.

Gli eventi (i numeri associati all’ordine dei punti dati) salvati sono elencati in L1, le temperatura Celsius in L2 e le temperatura Fahrenheit in L3, come mostrato nella schermata sulla destra. È possibile utilizzare questi dati per compiere ulteriori studi.

Rispondere alle domande da 4 a 7 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

per vedere il grafico dei dati sperimentali e il grafico della regressione

per tornare alla schermata Analyze, quindi

52 G

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Procediamo

Usare la List 4 e la formula di conversione da Celsius a Fahrenheit per creare un nuovo elenco delle conversioni.

Nella List 5 trovare il valore assoluto della differenza delle temperature Fahrenheit misurate e calcolate.

Nella List 6 trovare la percentuale di errore di ciascuna misura dividendo la List 5 per la List 4 e moltiplicando il risultato per 100.

Nella schermata base, trovare la media di queste percentuali. Impostare un grafico a dispersione inverso in cui la lista x è List 3 e la lista y è List 2.

Derivare la formula inversa per la conversione da F a C. Trovare la temperatura in gradi Celsius quando la temperatura in gradi Fahrenheit è 0.

Rappresentare graficamente entrambe le formule sulla calcolatrice grafica e tracciare la linea Celsius per trovare la temperatura Fahrenheit corrispondente a .40 gradi Celsius.

È possibile utilizzare altre combinazioni di due sensori per sviluppare equazioni di conversione relative a pressione, luce o forza.

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CBL 2™ 53

Modulo per la registrazione dei dati dello studente

Confrontare i tre grafici di CH1-TEMP (C), CH2-TEMP (F) e CH2 VS CH1 (TEMP (F) VS. TEMP (C)). Disegnare i grafici sugli assi raffigurati qui sotto. Etichettare gli assi correttamente.

Scrivere l’equazione della regressione lineare trovata usando la calcolatrice. Si tratta di una formula di conversione approssimata per convertire da Celsius a Fahrenheit. Identificare la pendenza e l’intercetta y. Arrotondare A e B ai decimi più vicini.

Formula di conversione approssimata: Pendenza (A) = Intercetta y (B) =

Questo è un metodo alternativo per trovare la formula di conversione. Individuare due dati differenti che appaiano sulla linea di regressione e che non siano particolarmente vicini l’un l’altro. Registrare i valori nella tabella.

Celsius (X) Fahrenheit (Y)

X1= Y1= X2= Y2=

Usare i punti della tabella della domanda 3 per calcolare un’altra stima della pendenza (A) utilizzando la formula A = (Y2 – Y1)/(X2 – X1).

A =

Usare la pendenza della domanda 4 e un dato della domanda 3 per derivare un’altra formula di conversione approssimata. Scrivere il risultato nella forma Y= AX + B.

Y =

54 G

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È comunemente risaputo che 0¡C corrispondono a 32¡F e 100¡C a 212¡F. Usare queste informazioni per derivare la formula di conversione esatta.

Celsius (X) Fahrenheit (Y)

X1= Y1= X2= Y2=

A = ______________________ B = ______________________

Y = AX + B Y = ______________________

Premere R. Introdurre le seguenti equazioni:

= equazione della regressione lineare della domanda 2.

= formula approssimata calcolata della domanda 5.

= formula di conversione esatta della domanda 6.

Rappresentare graficamente le funzioni una alla volta, quindi simultaneamente. Descrivere le analogie e le differenze nei grafici. Spiegare perché si vedono o non si vedono differenze nei grafici.

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CBL 2™ 55

Sezione per l’insegnante

Teoria

La conversione da Celsius a Fahrenheit è descritta dalla funzione lineare F = 1.8 C + 32 che viene sviluppata in questa esercitazione.

Risposte

Le risposte saranno diverse. La forma generale dei primi due grafici sarà simile. Il terzo grafico (F rispetto a C) avrà forma lineare. Dati campione:

Le risposte saranno diverse. Dati campione: Y=1.7X + 39.4, A=1.7 e B=39.4.

Le risposte saranno diverse. Risposte campione:

Celsius (X) Fahrenheit (Y)

X1=9 Y1=55.2 X2=41.9 Y2=113.4

Le risposte saranno diverse. A=1.8

56 G

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Le risposte saranno diverse. Dati campione: B=39.3 così Y = 1.8X + 39.3

Celsius (X) Fahrenheit (Y)

X1=0 Y1=32 X2=100 Y2=212

A= 1.8 o 9/5 B= 32 Y = AX + B Y= 1.8X + 32

Le risposte saranno diverse. Tutti e tre i grafici dovrebbero essere simili, tuttavia non saranno identici a causa di un errore di misurazione. Y

e Y2 saranno probabilmente

quelli più simili.

Procediamo

Usare la List 4 e la formula di conversione da C in F per creare una nuovo elenco delle conversioni. Nella List 5, trovare il valore assoluto della differenza delle temperature Fahrenheit misurate e calcolate. Nella List 6, trovare la percentuale di errore di ciascuna misura dividendo la List 5 per la List 4 e moltiplicando il risultato per 100. Nella schermata base, trovare la media di queste percentuali.

Impostare un grafico a dispersione inverso in cui la lista x è List 3 e la lista y è List 2. Derivare la formula inversa per la conversione da F a C. Trovare la temperatura in gradi Celsius quando la temperatura in gradi Fahrenheit è 0.

Rappresentare graficamente entrambe le formule sulla calcolatrice grafica e tracciare la linea Celsius per trovare la temperatura Fahrenheit corrispondente a .40 gradi Celsius.

È possibile utilizzare altre combinazioni di due sensori per sviluppare equazioni di conversione relative a pressione, luce o forza.

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CBL 2™ 57

Bibliografia

Data Collection Activities for the Middle Grades with the TI-73, CBL and CBR:

Johnston and Young; Activity 2: A Tale of Two Temperatures; TI Explorations™ Book.

58 G

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Attività 4 – Batteria a frutta

Concetti matematici

♦

Misura

♦

Analisi dei dati

♦

Velocità di variazione

Concetti scientifici

♦

Raccolta dei dati

♦

Progettazione dell’esperimento

♦

Fisica

Materiali

♦

CBL 2™

♦

Calcolatrice grafica TI

♦

Cavo di collegamento tra unità da 15 cm (o altra lunghezza)

♦

Sensore di tensione TI

♦

Un pezzo di rame o un penny U. S. (1959-1982)

♦

Una rondella di zinco

♦

5 diversi tipi di frutta o verdura per le batterie (arance, limoni, banane, patate, pomodori, mele, ecc.)

♦

Un coltello di plastica per praticare tacche nella frutta

♦

Acqua e salvietta per lavare e asciugare il rame e lo zinco

♦

Righello graduato in centimetri

Introduzione

Forse avete già sentito parlare della batteria a patate che si può costruire con un pezzo di rame e una rondella di zinco. Vi siete mai chiesti se funziona veramente? In questa esercitazione, si studieranno diversi elementi per le loro capacità di trasformarsi in batteria. Il materiale della patata o di un altro frutto serve da elettrolito della batteria. Gli elettroliti consentono agli ioni di dissociarsi dando luogo, di conseguenza, alla comparsa di una differenza di potenziale. La reazione è il risultato di molti fattori: i due poli di metallo, il tipo di materiale che li mette in contatto (elettrolito), la distanza tra i due metalli e la percentuale di contatto con il fluido. In questo esperimento, si tenterà di controllare tutte le variabili tranne una, l’elettrolito, e di scoprire qual è la batteria migliore!

In questa esercitazione si svolgeranno le seguenti operazioni:

♦

Raccolta dei dati di tensione e loro rappresentazione grafica in un grafico a dispersione.

♦

Confronto dei valori di diverse batterie alla frutta tramite il grafico.

♦

Determinazione della velocità di variazione della tensione nel tempo per la batteria “migliore”.

Nella prima parte dell’esperimento, si controlleranno tutte le variabili eccetto quella da misurare, cioè la tensione prodotta quando la frutta viene utilizzata come elettrolito nella batteria.

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CBL 2™ 59

Parte 1

Preparazione dell’esperimento

Per prima cosa, selezionare un pezzo di rame (o un penny U. S. datato tra il 1959 e il 1982, incluso) e una rondella di zinco. La rondella può essere di qualsiasi dimensione, ma non deve mai essere cambiata durante tutto l’esperimento. Si consiglia di utilizzare una rondella delle stesse dimensioni del pezzo di rame.

Pulire il rame e la rondella con acqua e sapone, quindi asciugare. Rispondere alla domanda 1 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Prendere una bacinella d’acqua per pulire entrambi i metalli quando si passa da un elemento a quello successivo. Occorrono inoltre salviette di carta, un coltello di plastica per praticare delle tacche nella frutta e un righello per misurare i 2 cm di distanza tra le tacche (questa distanza dovrebbe essere mantenuta in tutte le batterie).

Prendere 5 frutti per la prova. L’ordine in cui verranno testati non è importante, tuttavia occorrerà assegnare un numero a ciascun frutto prima di iniziare l’esperimento.

Compilare le prime due colonne della tabella della domanda 2 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Collegare il CBL 2 alla calcolatrice. Collegare il sensore di tensione TI al Canale 1 (CH1) del CBL 2.

Sulla calcolatrice, eseguire il programma o l’applicazione DataMate. DataMate identifica automaticamente il sensore di tensione TI e carica un esperimento predefinito (le cui impostazioni verranno cambiate durante l’esercitazione).

Viene visualizzato la schermata principale di DataMate.

60 G

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Premere ¢ SETUP per passare alla schermata Setup.

Premere ` o h sulla calcolatrice per spostare il cursore su MODE e premere

Premere ¤ EVENTS WITH ENTRY.

Premere ¢ OK per tornare alla schermata principale.

10.

Collegare i due puntali del sensore di tensione TI alla moneta di rame e alla rondella

di zinco prima di inserirli nella frutta da testare. Collegare saldamente il conduttore rosso (+) al rame e il conduttore nero (.) allo zinco. Così facendo, si vedrà se i metalli riusciranno a creare una carica in assenza dell’elettrolito. Questo passaggio consente di effettuare la lettura di controllo e di verificare il comportamento dei due metalli in assenza dell’elettrolito.

Raccolta dei dati

Premere £ START per iniziare la raccolta dei dati.

Mettere in contatto il rame con lo zinco per effettuare la lettura di controllo che dovrebbe essere circa 0 V. Premere

sulla calcolatrice per acquisire il dato e premere

quando richiesto dalla calcolatrice.

A questo punto, inserire la moneta e la rondella nel frutto numero 1. La lettura della tensione dovrebbe cambiare sulla schermata della calcolatrice. Premere sulla calcolatrice per prendere il dato e digitare ¢ quando richiesto.

Ripetere questa procedura fino a quando non sono stati raccolti dati per tutti i frutti. Dopo che è stato acquisito l’ultimo dato, premere il pulsante calcolatrice per terminare la misura.

Il grafico dei dati raccolti viene visualizzato sulla schermata della calcolatrice.

sulla

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CBL 2™ 61

Analisi

Usare _ e a per seguire nel grafico e osservare i punti corrispondenti ai valori di tensione acquisiti. Registrare questi valori nella terza colonna della tabella del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Disegnare il grafico della domanda 3 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Rispondere alle domande da 4 a 8.

Parte 2

Per vedere se la “miglior” batteria dispone di energia costante, occorrerà raccogliere dati sulla batteria per un lungo periodo di tempo.

Preparazione dell’esperimento

Tornare alla schermata principale premendo

Premere ¢ SETUP per passare alla schermata Setup.

Premere ` o h per spostare il cursore su MODE, quindi premere

Premere £ TIME GRAPH per passare al menu Time Graph Settings.

Premere £ CHANGE TIME SETTINGS.

dalla schermata del grafico.

62 G

Introdurre 300 per TIME BETWEEN SAMPLES e 48 per NUMBER OF SAMPLES.

DataMate aggiorna la schermata Time Graph Settings con le nuove informazioni. Come si può vedere, questo esperimento durerà 14.400 secondi, ossia 4 ore, e durante questo periodo verrà raccolta una lettura di tensione ogni 5 minuti.

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

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Premere ¢ OK per tornare alla schermata Setup e premere nuovamente ¢ OK per tornare alla schermata principale.

Raccolta dei dati

Inserire il rame e lo zinco nella batteria “migliore” e collegare i conduttori di tensione ai due metalli.

Si consiglia di disporre l’esperimento in un luogo che non verrà disturbato per 4 ore e dove, tuttavia, è possibile accedere periodicamente per controllarne lo stato.

Premere £ START per iniziare l’esperimento. È possibile premere

sulla calcolatrice per uscire dal programma e scollegare la calcolatrice dal CBL 2. Così facendo, non si influirà sulla raccolta dei dati e si potrà utilizzare la calcolatrice durante le 4 ore di raccolta dei dati.

È possibile ricollegare la calcolatrice e riavviare DataMate per osservare l’ultimo punto dati raccolto.

Una volta trascorse le 4 ore, ricollegare la calcolatrice e riavviare DataMate. DataMate visualizzerà un messaggio che avvisa che la raccolta dei dati è terminata.

Per richiamare i dati, premere

per accedere alla schermata principale, quindi premere  TOOLS e £ RETRIEVE DATA. La calcolatrice richiama i dati dal CBL 2 e li traccia sulla schermata.

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CBL 2™ 63

Analisi

Disegnare il grafico della domanda 9 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente e rispondere alla domanda 10.

Per determinare la velocità di caduta della tensione della batteria, occorre eseguire una regressione sui dati raccolti. Prima di ciò, selezionare i dati della prima parte del grafico, di solito pari a circa 2 ore (7200 secondi), in cui la caduta di tensione appare lineare.

Nella schermata del grafico, premere

Premere ¤ GRAPH per passare al grafico, quindi premere schermata Graph Options.

Premere £ SELECT REGION e seguire le istruzioni visualizzate sulla schermata per selezionare la parte lineare del grafico.

Premere

Nella schermata Graph Menu, premere ¢ per tornare alla schermata principale, quindi premere  ANALYZE per passare al menu Analyze Options.

Premere £ CURVE FIT.

Premere ¢ LINEAR (CH1 VS TIME) per eseguire una regressione lineare sui dati della tensione. La calcolatrice visualizza l’equazione lineare e i valori corrispondenti.

per visualizzare il nuovo grafico.

per tornare alla schermata principale.

per passare alla

Introdurre questa informazione nella domanda 11 del Modulo per la registrazione dei dati dello studente.

Rispondere alle domande da 12 a 16.

64 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Modulo per la registrazione dei dati

dello studente

Inserire la data del penny (se pertinente) _____________ e il diametro della rondella ______________ e del penny o del pezzo di rame ______________.

Completare la seguente tabella indicando il nome di ciascun frutto/ortaggio e il numero a esso assegnato.

Nome del frutto Numero Tensione

controllo 0

Disegnare il grafico dei dati raccolti nel seguente riquadro

Tensione senza l’elettrolito (il controllo, 0):

Quale batteria produce la tensione più alta?

Quale batteria produce la tensione più bassa?

Durante l’esperimento, si sono potute osservare modifiche nella condizione della rondella o della moneta?

Quale frutto/ortaggio ha dato vita alla “miglior” batteria? Perché?

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CBL 2™ 65

Disegnare il grafico dei dati raccolti con l’ultima acquisizione (a lungo termine) nel seguente riquadro.

10.

Che cosa accade alla tensione con il passare del tempo?

11.

Introdurre l’equazione di regressione con le costanti.

12.

Che cosa rappresentano i valori A e B?

13.

Qual è la caduta di tensione nel periodo di tempo osservato?

14.

In base all’equazione di regressione, in quanto tempo la tensione giungerà a 0?

15.

Confrontare questo numero con i dati originali. Dalla tendenza a lungo termine dei dati originali, il tempo calcolato perché la tensione giunga a 0 corrisponde? Cosa succede ai dati?

16.

Quali fattori hanno influito o potrebbero influire sulla velocità della caduta della tensione?

66 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Informazioni per l’ insegnante

La ragione per cui si usa un penny coniato prima del 1983 è che il Tesoro degli Stati Uniti ha iniziato a produrre penny di zinco placcati di rame a partire da quell’anno.

Le rondelle di zinco possono essere di qualsiasi tipo reperibile presso una ferramenta. Il periodo di 4 ore usato per l’esempio a lungo termine può essere cambiato, anche se il

periodo di tempo che si selezionerà dovrà essere sufficientemente lungo per registrare una modifica nella tensione della batteria. Un paio d’ore saranno sufficienti.

La distanza tra il rame e lo zinco per tutte le batterie deve rimanere costante. Modificando la distanza si influirà sulla tensione.

Risposte campione

La lettura iniziale della tensione o del controllo sarà solitamente vicina allo zero. Se ciò non dovesse essere, il motivo è da ricercare nella natura del funzionamento interno del CBL 2.

Tabella delle batterie usate per questi dati campione:

Nome del frutto Numero Tensione

controllo 0 0.03 patata 1 0.99 banana 2 1.01 pomodoro 3 1.01 arancia 4 1.04 limone 5 1.05

0.03

limone (1.05 volt)

patata (0.99 volt)

Sì, i metalli tendevano a cambiare colore. Il rame diventa più prillante e lo zinco opaco.

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CBL 2™ 67

Il limone ha prodotto la tensione maggiore. Altri fattore da considerare: minor confusione (facilità d’uso), minor costo, ecc. Si potrà anche discutere di qual è la batteria migliore: la batteria con la tensione maggiore o quella che mantiene la propria tensione più a lungo (velocità di cambiamento inferiore).

10.

La tensione cade

11.

y = ax + b, a = .4.2E-5, b = 0.7

12.

rappresenta la velocità di caduta della tensione. Il valore di B è l’intercetta y. Questo valore dovrebbe avvicinarsi a quello della tensione all’inizio dell’esperimento a lungo termine.

13.

0.73 - 0.52 = 0.21 volt

14.

16,667 secondi (4 ore, 38 minuti)

15.

No. I dati originali presi mostrano che la tensione si è livellata a circa 0.5 volt a 1.5 ore ed è rimasta costante.

16.

La frutta scelta, l’elettrolito (succo) della frutta che si asciuga, il rame e lo zinco che si “sporcano” od ossidano nel tempo

Bibliografia

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™ Book.

68 G

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Attività 5 – Spegniamo le luci!

Concetti matematici

♦

Funzioni periodiche

♦

Rappresentazione grafica e interpretazione dei grafici

Concetti scientifici

♦

Raccolta e analisi dei dati

♦

Periodo e frequenza

Materiali

♦

CBL 2™

♦

Calcolatrice grafica TI

♦

Cavo di collegamento tra unità da 15 cm (o altra lunghezza)

♦

Sensore di luce TI

♦

1 sorgente di luce non a fluorescenza (lampadina normale)

♦

1 sorgente di luce a fluorescenza

Introduzione

Una sedia a dondolo che va avanti e indietro, un telefono che squilla e l’acqua che gocciola da un rubinetto che perde sono tutti esempi di fenomeni periodici perché possono essere caratterizzati da cicli ritmici che avvengono a intervalli di tempo regolari. Il tempo richiesto per osservare un ciclo completo del comportamento viene detto

frequenza

periodo

. Il numero di ripetizioni del ciclo per unità di tempo viene detto

periodici

. Sono detti

Negli esercizi che seguono, si utilizzerà il CBL 2 e un sensore di luce per raccogliere dati di due diversi tipi di fenomeno periodico. Quindi, si analizzeranno i dati con la calcolatrice per trovare il periodo e la frequenza del comportamento osservato.

Parte 1

In questa esercitazione, si punterà un sensore di luce verso una sorgente di luce come una lampadina, una finestra o un lampadario. Per iniziare, l’estremità del sensore verrà coperta con il pollice. Dopo aver attivato il CBL 2, si inizierà a togliere e rimettere il pollice sul sensore. Le letture dell’intensità della luce verranno raccolte dal CBL 2 e successivamente visualizzate come grafico sulla schermata della calcolatrice.

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CBL 2™ 69

Preparazione dell’esperimento

Collegare il CBL 2 alla calcolatrice usando l’apposito cavo di collegamento tra unità. Quindi collegare il sensore di luce al canale 1 (CH1) del CBL 2.

Sulla calcolatrice, eseguire il programma o l’applicazione DataMate. DataMate identifica automaticamente il sensore di luce e carica un esperimento predefinito. Viene visualizzato la schermata principale di DataMate.

Mantenere il sensore di luce all’interno della mano facendo in modo che l’estremità dello stesso fuoriesca di circa 1 cm, come mostrato nella precedente figura. L’estremità del sensore deve essere puntata verso una sorgente di luce mentre il CBL 2 effettua il campionamento.

Nell’angolo superiore destro della schermata principale di DataMate vengono visualizzate le letture dell’intensità della luce registrate dal sensore, a mano a mano che viene coperto e scoperto con il pollice.

Raccolta dei dati

Premere £ START per iniziare la raccolta dei dati usando l’esperimento predefinito.

Coprire e scoprire il sensore a intervalli di tempo regolari, circa una volta al secondo.

Se i dati raccolti non sono soddisfacenti, premere £ START per effettuare una seconda prova.

I dati dovrebbero mostrare livelli di intensità che partono da un valore elevato e che si alternano a questo con valori prossimi allo zero seguendo un modello regolare. L’intervallo di tempo tra i cicli dovrebbe apparire relativamente costante.

Analisi

Se i dati sono soddisfacenti, disegnare un grafico dei dati sugli assi forniti nel Modulo 1 per la registrazione dei dati dello studente.

70 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

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Modulo 1 per la registrazione dei dati

dello studente

Disegnare un grafico dei dati raccolti. Etichettare gli assi.

Nel precedente grafico, che cosa rappresentano i plateau? Che cosa rappresentano i valori minimi?

Premere _ o a per spostare il cursore lungo il grafico. I valori x che appaiono nella parte inferiore della schermata della calcolatrice indicano i tempi e i valori y le intensità. Spostare il cursore sul primo valore di tempo corrispondente a intensità zero (o molto vicino allo zero) seguente il plateau iniziale. Registrare questo valore temporale qui sotto, arrotondandolo al centesimo di secondo più vicino:

Usare i tasti freccia per spostarsi sul primo valore temporale corrispondente a intensità zero (o molto vicino allo zero) dopo l’ultimo plateau completo che appare sulla schermata. Registrare questo valore temporale qui sotto, arrotondandolo al centesimo di secondo più vicino:

Quanti cicli sono stati completati tra il tempo A e il tempo B? Cioè, quante volte è stato scoperto e ricoperto il sensore durante questo intervallo di tempo? Registrare tale numero qui sotto:

A questo punto, è possibile premere

periodo

dividere il risultato per C

qui sotto, arrotondandolo al centesimo di secondo più vicino:

Mentre il periodo rappresenta il numero di secondi per ciclo, la rappresenta il numero di cicli per secondo. Trovare la frequenza del movimento di copertura e rimozione del pollice prendendo il reciproco del valore del periodo appena trovato. Registrare questo valore qui sotto.

= ____________________ secondi

C = ____________________

, quindi  per chiudere il programma.

è il tempo necessario per completare un ciclo. Sottrarre A da B, quindi

(B-A)

per trovare il periodo medio. Registrare questo valore

Periodo: ____________________ secondi

frequenza

Frequenza: ____________________ cicli per secondo

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™ 71

Parte 2

Nella seconda parte di questo esperimento, si punterà il sensore di luce verso una lampada a fluorescenza e se ne registrerà l’intensità per un periodo di tempo brevissimo. Il grafico risultante dell’intensità rispetto al tempo è interessante perché mostra che le luci a fluorescenza non sono costanti, ma sfarfallano in modo periodico. Dato che l’occhio umano non può distinguere i flash che si producono in quantità superiore a 50 volte al secondo, la luce sembra sempre costante. I dati raccolti verranno utilizzati per determinare il periodo e la frequenza di sfarfallamento della lampadina.

Preparazione dell’esperimento

Accertarsi che il sensore di luce TI sia collegato al CH1 del CBL 2.

Eseguire il programma o l’applicazione DataMate.

Premere ¢ SETUP per accedere alla schermata Setup.

Premere ` o h per spostare il cursore su MODE, quindi premere

Premere £ TIME GRAPH.

72 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Premere £ CHANGE TIME SETTINGS per introdurre nuove impostazioni temporali per il grafico.

Introdurre numero di campioni.

A questo punto, la schermata Time Graph Settings verrà aggiornato con i nuovi valori. Come si può vedere, l’esperimento ha una durata molto breve.

Premere ¢ OK per tornare alla schermata Setup, quindi premere nuovamente ¢ OK per tornare alla schermata principale.

.0004

Raccolta dei dati

Mantenere il sensore di luce vicino alla lampada a fluorescenza, quindi premere START per iniziare la raccolta dei dati. Il CBL 2 emette un segnale acustico quando inizia a raccogliere i dati. La raccolta terminerà quasi immediatamente.

Se i dati non sono soddisfacenti, premere £ START per effettuare un’altra prova.

Il grafico dei dati dovrebbe assomigliare a un serie di picchi equidistanti, circa della stessa dimensione.

come tempo tra i campioni e 99 come

Analisi

Se i dati sono soddisfacenti, disegnare un grafico dei dati sugli assi forniti nel Modulo 2 per la registrazione dei dati dell’utente.

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™ 73

Modulo 2 per la registrazione dei dati

dello studente

Disegnare un grafico dei dati raccolti. Etichettare gli assi.

Osservando il grafico dell’intensità rispetto al tempo visualizzato sulla calcolatrice, si potrebbe dire che i valori dell’intensità della luce oscillano seguendo un andamento regolare. Che cosa rappresentano i picchi o i valori massimi dei dati relativamente alla lampada che sfarfalla? Che cosa rappresentano i valori minimi?

Per calcolare il periodo medio dello sfarfallamento della lampada, trovare l’intervallo di tempo medio tra il primo e l’ultimo picco (la calcolatrice deve essere impostata in modalità Trace). Usare i tasti freccia per spostare il cursore sul valore massimo apparente del primo picco. Il valore x che appare nella parte inferiore della schermata rappresenta il tempo in cui si è prodotto tale massimo. Registrare questo valore qui sotto.

Successivamente, spostare il cursore sul valore massimo dell’ultimo picco del grafico. Registrare questo valore qui sotto.

Partendo dal primo picco (escluso), contare il numero di picchi incluso l’ultimo. Registrare questo valore qui sotto.

A questo punto, è possibile premere programma.

Sottrarre A da B e dividere il risultato per C,

medio. Registrare questo valore qui sotto.

A = ____________________ secondi

B = ____________________ secondi

C = ____________________ picchi

e successivamente  per chiudere il

(B-A)

per trovare il periodo di tempo

Periodo: ____________________ secondi

74 G

UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Il valore del periodo trovato nella domanda 5 rappresenta il tempo necessario per un ciclo completo di sfarfallamento; cioè, il numero di secondi per ciclo. Trovare la frequenza (il numero di cicli per secondo) prendendo il reciproco del periodo.

In Italia la fornitura elettrica usa una frequenza di 50Hz (cicli per secondo o Hertz).

Frequenza: ____________________ cicli per secondo

C’è qualche attinenza con i dati ottenuti dall’ultima misura?

Suggerimenti:

per ciclo.

Se la sorgente di luce si spegne effettivamente ogni mezzo ciclo, perché il valore y

la cosiddetta corrente alternata utilizzata nelle case inverte la polarità due volte

minimo del grafico intensità/tempo non è uguale a zero?

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UIDA INTRODUTTIVA AL SISTEMA

CBL 2™ 75

Sezione per l’insegnante

Per ottenere i risultati migliori, usare una sorgente di luce chiara nella Parte 1 dell’esercitazione. La procedura effettiva di copertura e rimozione del pollice dal sensore di luce dovrebbe essere effettuata spostando il pollice molto rapidamente. Il tempo che intercorre tra questi eventi non è molto importante, purché rimanga relativamente costante da ciclo a ciclo.

Per la Parte 2 dell’esercitazione, usare una sola lampadina a fluorescenza, se possibile. Utilizzandone di più, potrebbero verificarsi modelli di interferenza nel grafico intensità/tempo.

Risposte

Parte 1: risposte su dati campione.

I plateau rappresentano gli istanti di rimozione del pollice dal sensore; i minimi rappresentano gli istanti di copertura.

A= 1.05 secondi

B= 7.9 secondi

I cicli completi sono 6.

Il periodo è 1.14 secondi.

La frequenza è 0.88 cicli per secondo.

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Parte 2: risposte basate sui dati campione raccolti utilizzando una lampada a fluorescenza da 50Hz

I picchi corrispondono alle volte in cui la lampada è completamente illuminata; i minimi alle volte in cui è momentaneamente spenta.

A= 0.003 secondi

B= 0.0345 secondi

C= 5 picchi

Il periodo è 0.0103 secondi

La frequenza è 96.77 cicli per secondo

Dato che la polarità commuta due volte per ciclo, si dovrebbe osservare una frequenza di 100 cicli per secondo. La frequenza è osservata, pari a 96.77Hz, è quindi molto prossima al valore teorico.

Il valore y minimo non è pari a zero a causa della presenza della luce di fondo.

Bibliografia

Real-World Math with the CBL System: Activities for the TI-83 and TI-83 Plus

Brueningsen, Bower, Antinone and Brueningsen-Kerner; Activity 15: Lights Out; TI Explorations Book.

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CBL 2™ 77

78 G

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Attività 6 – Giorno e notte

Concetti matematici

♦

Dati da rappresentare graficamente per la visualizzazione di modelli

♦

Senso dei numeri per determinare la lunghezza dell’esperimento

Concetti scientifici

♦

La misura

♦

Esperienza con sensori di diversi tipi e con le unità di misura relative alle grandezze misurate (come ad esempio la temperatura in gradi Celsius e Fahrenheit)

♦

Progettazione e tecniche sperimentali

♦

Metodo scientifico

♦

Termodinamica

♦

Scienza ambientale e analisi di ecosistemi

Materiali

♦

CBL 2™

♦

Calcolatrice grafica TI

♦

Cavo di collegamento tra unità da 15 cm (o altra lunghezza)

♦

Sensore di temperatura in acciaio inossidabile e sensore di luce TI

♦

Alimentatore tipo adattatore TI-9920 AC, o adattatore esterno CBL-EPA di Vernier con alimentatore tipo batteria a 6 volt (opzionale)

♦

TI-GRAPH LINK™ con cavo (opzionale)

Nota: in questo esperimento potremmo anche utilizzare il sensore di tensione deve essere utilizzato con un pila fotoelettrica o in un circuito che misuri la conduttività dato che si farà riferimento a cambiamenti climatici (la conduttività di una batteria a base di banana in una stanza che si surriscalda o si raffredda). Altri sensori sono progettati appositamente per registrare dati relativi al clima, come ad esempio il sensore di pressione barometrica e il sensore di umidità relativa. Cercare sulla pagina web di TI l’elenco di tutti i sensori disponibili per il CBL 2 al seguente indirizzo education.ti.com/cblprobes. Usare l’adattatore TI-9920 AC per alimentare il CBL 2 per raccolte di dati di lunga durata oppure usare l’adattatore esterno CBL-EPA di Vernier per alimentare un particolare sensore.

Introduzione

In questa esercitazione, si preparerà una semplice stazione meteorologica per raccogliere dati nell’arco di 24 ore da due sensori. Questo ci consentirà di riflettere sull’evolvere delle condizioni del tempo.

Prima di cominciare

Con il proprio partner di laboratorio o all’interno del proprio gruppo ristretto di studenti, discutere del perché si desiderano raccogliere dati sul tempo nell’arco di 24 ore. Scrivere su un foglio i pensieri del gruppo.

All’interno del proprio gruppo, ipotizzare che cosa accadrà alla temperatura e all’intensità della luce durante l’esperimento. Scrivere l’ipotesi sullo stesso foglio.

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CBL 2™ 79

Preparazione

Controllare attentamente le variabili dell’esperimento. Fare attenzione alla luce di un lampione oppure al calore di una foro di ventilazione che potrebbero modificare i dati. Se l’apparecchiatura è collocata in un’ubicazione remota esterna, potrebbe essere importante proteggere l’unità dall’umidità inserendola in una borsa e assicurarsi che nessuno la rubi.

Impostazione dei sensori

Collegare il sensore di temperatura in acciaio inossidabile e il sensore di luce TI al Canale 1 e al Canale 2 del CBL 2, rispettivamente. Collegare il CBL 2 alla calcolatrice.

Nella calcolatrice, eseguire il programma o l’applicazione DataMate. Il CBL 2 identifica automaticamente i sensori di temperatura e luce. Il programma DataMate carica inoltre un esperimento predefinito, di cui si modificheranno le impostazioni.

Modifica della modalità

A questo punto occorre selezionare una modalità (MODE) di raccolta dei dati appropriata all’esperimento. Questa è una parte essenziale della progettazione dell’esperimento. Che cosa occorre per questo esperimento? Si dovrà raccogliere un punto dati ogni secondo per 24 ore? Oppure 1.000 punti dati? Qual è lo scopo di questo esperimento?

♦

La calcolatrice ha una memoria limitata, di conseguenza non si possono raccogliere più punti dati di quanti ne può gestire la calcolatrice. In alcune calcolatrici TI, raccogliendo più di 180 punti si potrebbero avere problemi di analisi. Ecco alcune regole pratiche:

−

Quando si utilizza 1 sensore, raccogliere 180 punti dati o meno.

−

Quando si utilizzano 2 sensori, raccogliere 90 punti per canale o meno.

−

Quando si utilizzano 3 sensori, raccogliere 60 punti per canale o meno.

♦

Inoltre, occorre considerare il tipo di sensore. Raccogliere dati alla velocità di 50.000 punti dati al secondo (una lettura ogni 0,00002 secondi) sarebbe inappropriato per molti sensori, come pure essere troppo veloci nell’esaminare il cambiamento della temperatura mentre un fronte freddo si sposta nella zona.

Per questo studio, si raccoglieranno dati ogni 16 minuti per 90 campioni.

Una volta che DataMate ha rilevato i sensori a identificazione automatica, premere ¢ SETUP per accedere alla schermata Setup.

80 G

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Premere ` o h per spostare il cursore su MODE e premere

Scegliere £ TIME GRAPH.

Per modificare le impostazioni temporali dell’esperimento,

premere £ CHANGE TIME SETTINGS.

Occorre introdurre le informazioni appropriate per i tempi dell’esperimento. Si raccoglieranno dati ogni 16 minuti (960 secondi) per 90 campioni.

Digitare

960

per TIME BETWEEN SAMPLES IN SECONDS e

per NUMBER OF SAMPLES.

Nota: è possibile modificare nuovamente le impostazioni temporali se ci si accorge che sono sbagliate. È importante considerare attentamente queste impostazioni dell’esperimento.

A questo punto si è pronti per iniziare l’esperimento. Premere ¢ OK per tornare alla schermata Setup.

Premere ¢ OK per tornare alla schermata principale di DataMate.

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CBL 2™ 81

Raccolta dei dati

Spostare il CBL 2 e la calcolatrice nel luogo in cui si effettuerà l’esperimento.

Nella schermata principale, premere £ START. La luce verde sul CBL 2 lampeggia e l’unità emette un suono

per indicare che la raccolta dei dati è in corso. È possibile scollegare la calcolatrice senza interrompere la

raccolta dei dati.

Premere interrompere la raccolta dei dati.

Scollegare la calcolatrice dal CBL 2. È in corso la raccolta dei dati.

Nota: quando l’esperimento è in corso, durante la raccolta dei dati sul CBL 2 lampeggia il LED verde. La raccolta verrà completata in 24 ore.

per QUIT BUT CONTINUE COLLECTING per scollegare il CBL 2 senza

Richiamo dei dati

Una volta completato l’esperimento, seguire le istruzioni qui riportate per richiamare i dati dal CBL 2 sulla calcolatrice.

Collegare la calcolatrice al CBL 2.

Eseguire il programma o l’applicazione DataMate.

Nella schermata principale di DataMate, premere  TOOLS.

Premere £ RETRIEVE DATA. Una volta trasferiti i dati sulla calcolatrice, vengono

visualizzate le opzioni per la visualizzazione dei relativi grafici.

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Per visualizzare il grafico della temperatura in funzione del tempo, premere ` o per spostare il cursore su CH1-TEMP(C), quindi premere

Visualizzare il grafico intensità della luce/tempo (CH2).

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Analisi

Dai dati raccolti, sia grafici che numerici, è possibile studiare l’evoluzione delle condizioni del tempo.

Per quanto riguarda l’evento, l’ipotesi è stata confermata?

Cosa mostrano i dati relativamente ai cambiamenti delle condizioni atmosferiche per tutta la durata dell’esperimento?

Che cosa si deve o si può fare per spiegare meglio il fenomeno?

È stata determinata un’altra relazione da studiare?

Procediamo

Ripetere l’esperimento in condizioni meteorologiche diverse. Raccogliere i dati mentre un fronte caldo o un fronte freddo attraversano la postazione.

Usare sensori diversi, come ad esempio il sensore di umidità relativa e il sensore di pressione barometrica, per studiare altri aspetti più complessi delle condizioni atmosferiche.

Cercare in Internet i dati relativi alla temperatura della propria postazione. I dati raccolti corrispondono a quelli trovati sul Web?

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CBL 2™ 83

Modulo per la registrazione dei dati dello studente

Fare un disegno sulla configurazione dell’apparato che includa l’ubicazione e l’orientamento specifici di ciascun sensore in rapporto ai fattori "atmosferici". Etichettare questi fattori (sole, vento, fori di riscaldamento o raffreddamento, ecc.)

Definire i tipi e le unità utilizzati per ciascun sensore nella seguente tabella:

Canale Sensore Unità

1 2 3

DIG/SONIC

Calcolare la durata dell’esperimento nelle unità più appropriate. Velocità di campionamento (secondi per campione): Numero di campioni: Durata dell’esperimento:

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Disegnare i grafici tempo/temperatura e tempo/intensità della luce. Etichettare ciascun grafico. Si potrebbero realizzare altri grafici?

Dopo aver visto un set di dati rappresentato graficamente, come si potrebbe modificare l’esperimento per meglio capire la relazione/i che si stanno studiando? Specificare la necessità di sensori ulteriori o diversi, di modifiche nei tempi utilizzati per raccogliere i dati e di modifiche di ubicazione e/o ambientazione dell’apparato per l’esperimento.

Utilizzando le risposte fornite alle domande da 1 a 5, scrivere un rapporto di laboratorio sull’esperimento. Raccontare come sono stati raccolti i dati. Che cosa è successo nell’esperimento che ha prodotto i dati raccolti? Spiegare eventuali anomalie nei dati.

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CBL 2™ 85

Sezione per l’insegnante

Teoria

La progettazione dell’esperimento è la parte fondamentale di questo studio su dati di tipo climatico. Così come è fondamentale controllare le variabili e selezionare un tempo e una velocità di raccolta che siano appropriati all’evento, nonché verificare le tolleranze del sensore. Eventi quali un fronte che si sposta sulla zona, le differenze tra il giorno e la notte (il raffreddamento della terra, ecc.), il monitoraggio delle stagioni mediante la raccolta di dati durante l’intero anno e varie tempeste (inclusi uragani e cicloni) sono alcune idee per raccogliere dati.

I dati campione dell’esperimento potrebbero essere simili ai seguenti:

IntensitàIntensità

Tempo (s) Temp (°C)Temp (°C)

960 23.8333 0.7882 2880 23.6429 0.718241 7680 23.7381 0.523911

14400 22.6136 0.196464 18240 21.5 0.01185 24960 20.093 0.00602 38400 18.5714 0.00602 44160 18.1905 0.00602 60480 17.8095 0.00602 62400 18 0.008935 68160 18.7619 0.078894 72960 20.186 0.452008

della luce

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Risposte

Il disegno dovrebbe mostrare l’ubicazione e l’orientamento di ciascun sensore e di tutte le possibili "fonti" di variazione delle grandezze misurate. Potrebbe essere utile una fotografia da inserire successivamente nella propria pagina web.

La tabella dovrebbe essere simile a questa per l’apparato di cui sopra:

Nella impostazione di questo esperimento abbiamo: Velocità di raccolta dei dati (secondi per campione): 960 secondi/campione Numero di campioni: 90 punti Durata dell’esperimento: 24 ore

Nei disegni si potrebbe rappresentare il tempo nell’asse x, tuttavia si potrà avere una visione più approfondita analizzando la relazione tra i dati dei due sensori (come temperatura rispetto a intensità della luce). Inoltre, si potrebbe realizzare un grafico interessante utilizzando due variabili y come funzioni del tempo. Accertarsi che le etichette specifichino le corrette unità.

Canale Sensore UnitàUnità

1 Temperature gradi C 2 Intensità della luce Nessuna unità

(relativa)

3 Non usato

DIG/SONIC Non usato

Le risposte varieranno a seconda dell’esperimento. Due sono le cose da osservare: la necessità di modificare le impostazioni temporali per ottenere maggiori informazioni e l’esclusione o l’inclusione di sensori per focalizzare l’ipotesi su una o due variabili.

Le risposte varieranno.

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CBL 2™ 87

Procediamo

Naturalmente, è possibile usare tutti i sensori desiderati per questo esperimento di stazione meteorologica (ad esempio, barometro, umidità relativa, ecc.). Alcuni sensori potrebbero necessitare di calibrazione. Selezionare le opzioni appropriate dalla schermata Setup dopo aver spostato il cursore sul canale a cui è collegato il sensore.

Se si sta utilizzando il software per computer TI InterActive!™ o TI-GRAPH LINK™, gli studenti possono includere i grafici e i dati dei loro esperimenti nelle rispettive relazioni di laboratorio. Inoltre, se si sta utilizzando TI InterActive!, possono includere anche i dati relativi alla temperatura locale scaricati da Internet. Per ulteriori informazioni su TI InterActive!, visitare la pagina

education.ti.com/interactive

Bibliografia

Data Collection Activities for the Middle Grades with the TI-73, CBL and CBR:

Johnston and Young; Activity 5: Light and Day; TI Explorations™ Book.

Real-World Math with the CBL System: Activities Using the TI-83 and TI-83 Plus:

Brueningsen, Bower, Antinone, and Brueningsen-Kerner; Activity 21: And Now, the Weather...; TI Explorations Book.

88 G

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EXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

Appendice A: informazioni generali

Informazioni sulle batterie e l’adattatore

Requisiti di alimentazione

Il CBL 2™ è stato progettato per funzionare con quattro batterie alcaline LR6 (AA). I fattori che influenzano la durata delle batterie sono il tempo effettivo di raccolta dei

dati del CBL 2 e la corrente assorbita dalle sonde collegate durante gli esperimenti. Per prolungare la durata delle batterie in classe, si raccomanda di utilizzare un adattatore AC - DC omologato.

Per esperimenti di lunga durata che si svolgono in esterno, è possibile collegare al CBL 2 una batteria a torcia esterna da 6 volt (vedere Collegamento di una batteria esterna da 6 volt a pagina A-2).

Quando sostituire le batterie

Le batterie dovrebbero essere sostituite quando appare l’icona di batteria scarica nell’angolo inferiore destro della calcolatrice durante l’esecuzione di DataMate.

Inoltre, è possibile controllare le batterie in qualsiasi momento scegliendo l’opzione ¤ CHECK BATTERY nella schermata Tools di DataMate.

Nota: salvare tutti i dati raccolti prima di rimuovere le batterie. In caso contrario, i dati raccolti andranno perduti quando le batterie vengono rimosse (la memoria FLASH del CBL 2 non viene influenzata).

Batterie consigliate

♦

Quattro batterie alcaline LR6 (AA) da 1,5 volt.

♦

Una batteria a torcia da 6 volt. Consigliata per esperimenti di lunga durata condotti in esterno con sensori che assorbono correnti elevate (ad esempio, quando si utilizza un sensore di moto). Per le istruzioni, vedere Collegamento di una batteria esterna da 6 volt a pagina A-2.

Precauzioni per le batterie

Quando si sostituiscono le batterie, prendere le seguenti precauzioni:

♦

Non lasciare le batterie alla portata dei bambini.

♦

Non mischiare batterie nuove e usate. Non usare marche diverse (o tipi diversi di una stessa marca) di batterie.

♦

Non mischiare batterie ricaricabili e non ricaricabili.

♦

Inserire le batterie attenendosi alle indicazioni di polarità (+ e N).

♦

Non inserire batterie non ricaricabili in un ricaricatore di batterie.

♦

Buttare immediatamente le batterie negli appositi contenitori.

♦

Non incendiare o smontare le batterie.

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CBL 2™ A-1

Inserimento delle batterie LR6 (AA)

Per sostituire le batterie attenersi alla seguente procedura:

Mantenendo il CBL 2™ verticale, con il dito spingere verso il basso la levetta che si trova sul coperchio del vano batterie e tirare via il coperchio.

Sostituire tutte e quattro le batterie alcaline LR6 (AA). Accertarsi di posizionarle secondo le indicazioni di polarità (+ e N) riportate nel vano batterie.

Rimettere il coperchio.

Collegamento di un adattatore AC opzionale

Collegare un’estremità dell’adattatore approvato alla connessione di ingresso dell’alimentazione esterna posizionata in basso sul lato sinistro del CBL 2.

Collegare l’altra estremità dell’adattatore in una presa di corrente a parete.

Adattatori di corrente AC approvati

Il CBL 2 è stato progettato per accettare l’ingresso di tensione da un adattatore AC-DC che fornisca un’uscita in corrente continua regolata a 6 volt quando inserito in una presa di corrente a parete.

Il modello AC-9920 di Texas Instruments è un adattatore AC-DC approvato per il CBL 2. L'alimentatore AC-9201 può essere utilizzato anche con il CBL 2. L’uso di adattatori di corrente diversi può dare luogo a interferenze a radiofrequenza e/o prestazioni inaccettabili.

Per ordinare un adattatore contattare il distributore locale Texas Instruments.

Costruzione di un cavo adattatore della batteria esterna

Per costruire un cavo adattatore della batteria esterna, occorre un connettore, un filo calibro 16 (circa 15 cm) e due morsetti a coccodrillo.

Nota: al momento della stampa di questo documento, è accettabile il connettore Radio Shack™ con presa di corrente CD coassiale numero 274-1569 (5,5mm D.E., 2,1mm D.I.) o altro connettore equivalente.

Saldare al pin isolato del connettore circa 15cm di filo nero (filo di massa).

Saldare all’esterno del connettore altri 15cm di filo rosso.

Collegare i morsetti a coccodrillo all’altra estremità di ciascun fino.

Collegamento di una batteria esterna da 6 volt

Collegare un’estremità dell’adattatore della batteria esterna alla connessione di

ingresso dell’alimentazione esterna posizionata in basso sul lato sinistro del CBL 2.

Collegare il conduttore rosso al polo positivo (+) della batteria. Collegare il

conduttore nero al polo negativo (-) della batteria.

A-2 G

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Messaggi di errore

Diagnostica dei problemi di DataMate

Gli schermi mostrati di seguito possono apparire quando si utilizza il programma DataMate.

Schermo Descrizione

Questa schermata appare quando è trascorso molto tempo su una stessa schermata senza che vi fosse attività. Questa funzione di timeout utilizza la funzione Automatic Power Down™ (APD™) della calcolatrice e del CBL 2 per risparmiare l’energia delle batterie.

♦

Premere ¢ YES per continuare il programma

♦

Premere £ NO per chiuderlo.

Questa schermata appare quando il CBL 2 non è collegato alla calcolatrice oppure quando nel CBL 2 devono essere inserite batterie nuove.

♦

Controllare il collegamento tra il CBL 2 e la calcolatrice TI. Inserire con forza il cavo di collegamento, quindi scegliere 1: INTERFACE.

♦

Controllare le batterie del CBL 2. Scollegare la calcolatrice dal CBL 2, quindi premere TRANSFER sul CBL 2. Se il CBL 2 non emette un segnale acustico oppure non si illumina il LED rosso, cambiare le batterie sul CBL 2.

Se si sceglie 1: INTERFACE senza risolvere il problema, viene visualizzata la schermata che segnala un errore di collegamento.

Controllare la connessione e le batterie seguendo le modalità descritte sopra, quindi premere ENTER.

Questa schermata appare quando:

♦

Il CBL 2 ha raccolto dati che non sono stati richiamati sulla calcolatrice.

Oppure

♦

L’utente è uscito da DataMate durante la raccolta dei dati (probabilmente premendo il tasto ON) e, successivamente, riavvia DataMate.

Premere ENTER, quindi scegliere una delle seguenti possibilità:

♦

Per richiamare i dati, premere  TOOLS, quindi

RETRIEVE DATA.

♦

Per cancellare i dati, premere CLEAR per resettare il CBL 2.

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CBL 2™ A-3

Schermo Descrizione

La schermata principale di DataMate riporta un sensore non a identificazione automatica di un precedente esperimento anche se suddetto sensore non è più collegato. Ad esempio, la schermata a sinistra mostra un sensore di umidità relativa nonostante il sensore sia stato rimosso e DataMate sia stato riavviato.

Premere

per resettare il CBL 2™ sulle condizioni iniziali. In generale, ogni volta che sulla schermata si legge un’informazione inesatta, premere

per resettare.

Questa schermata appare quando il CBL 2 viene scollegato dalla calcolatrice e viene utilizzato per un’operazione diversa oppure quando le batterie del CBL 2 si scaricano. Quando si ricollegano il CBL 2 e la calcolatrice, può accadere che quest’ultima non ricontrolli l’impostazione del sensore, causando questo errore.

Premere

per resettare, quindi impostare nuovamente il canale.

Questi tre schermi vengono solitamente visualizzati quando non c’è memoria sufficiente sulla calcolatrice per raccogliere i dati e per rappresentarli graficamente. Ridurre il numero di punti dati da raccogliere.

Di seguito, vengono fornite

stime

dei numeri di punti dati che possono essere raccolti se la RAM della calcolatrice è stata resettata prima dell’invio di DataMate alla calcolatrice:

Calcolatrice

TI-73 TI-82 TI-83

TI-83 Plus / TI-83 Plus

Silver Edition

TI-86

TI-89**

TI-92

TI-92 Plus**

Voyage™ 200 PLT**

1 sensore

~120

98* ~200 998*

~3000

998 ~300

998

2 sensori

~90

98* ~150 ~600

~2000

998 ~200

998

Sonic

~70

98* ~120 ~400

~1500

998 ~150

998

A-4 G

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* Questo è il limite della lista delle calcolatrici TI-82, TI-83 Plus e

TI-83 Plus Silver Edition.

** Questo è il limite delle variabili di dati per queste calcolatrici.

È necessario disporre del Sistema Operativo (SO) versione 2.05 o successiva. È possibile scaricare il SO più recente da education.ti.com/softwareupdates.

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Texas instruments CBL 2 GETTING STARTED [it]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual

Sommario

Raccolta di dati immediata con il sistema CBL 2™

Introduzione

Guida introduttiva a DataMate

Raccolta dei dati con Quick Set-Up

Salvataggio e richiamo di esperimenti

Utilizzo del sistema CBL 2™ con altri programmi

Memorizzazione e richiamo di programmi con DATADIR

Guida di riferimento agli schermi di DataMate

Attività 1 – Sommiamo!

Introduzione

Preparazione

Raccolta dei dati

Analisi

Proseguiamo

Modulo per la registrazione dei dati dello studente

Sezione per l’insegnante

Proseguiamo

Attività 2 – Una luce da lontano

Introduzione

Preparazione

Raccolta dei dati

Procediamo

Modulo per la registrazione dei dati dello studente

Sezione per l’insegnante

Introduzione

Preparazione

Raccolta dei dati

Analisi

Procediamo

Modulo per la registrazione dei dati dello studente

Sezione per l’insegnante

Attività 4 – Batteria a frutta

Introduzione

Parte 1

Parte 2

Informazioni per l’ insegnante

Risposte campione

Attività 5 – Spegniamo le luci!

Introduzione

Parte 1

Parte 2

Sezione per l’insegnante

Attività 6 – Giorno e notte

Introduzione

Preparazione

Analisi

Procediamo

Modulo per la registrazione dei dati dello studente

Sezione per l’insegnante

Appendice A: informazioni generali

Informazioni sulle batterie e l’adattatore

Collegamento di un adattatore AC opzionale

Costruzione di un cavo adattatore della batteria esterna

Messaggi di errore