| |
| Presentació |
| Continguts |
| Tecnologia |
| Docència |
| Recerca i transferència tecnològica |
| Estudiants |
| Professionals |
| Patronat |
| Activitats |
Tecnologia
Aplicació de les TIC a l’aprenentatge de la física: tractament digital d’imatges en l’estudi de la mesura espai-temps
Introducció
Un mètode per desenvolupar que s’ajusta a l’aprenentatge de l’assignatura de Fonaments físics, de primer curs, consisteix en una combinació de miniclasses expositives, aprenentatge cooperatiu (APB) per assolir el programa analític del primer i segon quadrimestres i la utilització de les TIC per poder realitzar l’aprenentatge no presencial. És en aquest marc que s’ha preparat aquest projecte, pensant en una possible aplicació d’una metodologia activa en un futur proper, quan s’incorporin les noves directrius de l’EEES.
En aquest sentit, i enfocats cap a l’autoaprenentatge i la consolidació de conceptes teoricopràctics, s’ha realitzat una gravació amb vídeo de la pràctica de laboratori “Càlcul de moment d’inèrcia”, amb la intenció que l’alumne la reprodueixi des de qualsevol ordinador de fora del laboratori. L’alumne pot reproduir la pràctica, manipular les dades i obtenir-ne resultats. El guió de pràctiques és públic al web del Departament de Física.
Les eines que necessita l’alumne són:
- Un enllaç que adreça a la pàgina del Departament de Física Aplicada (http:\\copernic.udg.es) on l’alumne troba el guió de pràctiques corresponent Mesura de moments d’inèrcia.
- Un enllaç que l’adreça a la gravació de la pràctica. Vídeo relacionat amb la pràctica de càlcul de moments d’inèrcia
- El programa informàtic VideoPoint.
Descripció del projecte
En el guió de pràctiques s’aprecia que algunes variables de l’equació del càlcul de moment d’inèrcia poden ser mesurades directament o bé indirectament mitjançant l’expressió de càlcul adient, i l’acceleració angular α es troba experimentalment mitjançant la obtenció del pendent gràfic en funció del temps al quadrat, corresponent a l’equació:
θ = θ0 + ω0t + 1/2 αt²
on θ és l’angle, θ0 l’angle inicial, ω0 la velocitat angular inicial i t el temps. Aquesta magnitud permet calcular posteriorment el moment d’inèrcia, Ie, del sistema.
En aquest projecte s’utilitza el tractament digital d’imatges amb el programa VideoPoint per obtenir d’una manera més directa l’acceleració angular del sistema en rotació. Així, el tractament digital d’imatges permet obtenir dades per conèixer l’acceleració amb la qual cau l’objecte. Una vegada coneguda l’acceleració amb la qual cau l’objecte, a través de la simple aplicació de les fórmules de cinemàtica, es pot determinar l’acceleració angular amb què gira el sòlid al qual està lligat i, tal com es descriu en el guió de pràctiques, calcular el moment d’inèrcia.
Per treballar amb les imatges de la pel•lícula que visualitza la caiguda lliure de l’objecte, primer de tot cal definir l’escala espacial a la pantalla. Una opció del programa informàtic permet localitzar dos punts de la pantalla i introduir la distància real que els separa. S’obté així un mapa de la pantalla a l’escala introduïda. El mateix programa selecciona també un origen de coordenades espacial i temporal arbitrari, que es pot situar al lloc més convenient per al tractament de les dades.
També permet elaborar una taula de dades i anar visualitzant simultàniament el punt escollit a la pantalla del vídeo en el gràfic posició-temps i a la taula de valors.
Al final de la selecció de punts per treballar, amb el menú “Opcions” del VideoPoint (Lennox Softworks), es realitza l’ajust que es consideri més adient. Com que es tracta d’una caiguda lliure, sabem que el millor ajust ha de ser un ajust quadràtic (figura 1).
En el enllaç es detalla de manera més acurada la metodologia de treball amb el VideoPoint.
Figura 1. Resultat final per al moviment de caiguda lliure de l’objecte amb el seu corresponent ajust quadràtic