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PRACTICA DE LABORATORIO Nº 1
Reconocimiento de Equipos y Materiales del Team Labs 2003 para Think Station
I. OBJETIVOS
Dentro de los principales objetivos, tenemos los siguientes:
Conocer las características, funciones e instalación del equipo Team
Labs-Excelerator 2003 for Think Station.
Descubrir las diferentes aplicaciones del Software Excelerator for Think
Station.
II. EQUIPOS Y MATERIALES
01 Computadora (Pentium IV)
01 Equipo Team Lab: Interface Think Station, sensor de temperatura,
sensor de distancia, sensor de fuerza y accesorios.
01 Dispositivo de madera para atenuación de las ondas de sonido
emitidas por el sensor de distancia.
01 Taco que de madera con gancho.
02 Pesas.
Laboratorio de física | EQUIPOS Y MATERIALES 1
III. FUNDAMENTO TEORICO
La física como cualquier otra ciencia, necesita de apoyo técnico para
estudiarla. Es decir de equipos, conocimientos para poder experimentarla.
Uno de estos puntos de apoyo, sin lugar a duda es el Excelerator 2003 for
Think Station, software y equipo que usaremos para realizar nuestras
experiencias y conclusiones en el curso. También por ser uno de los de
última generación.
Dentro de los softwares aplicativos para ciencias que existen en nuestro
medio, estos son diversos, sin embargo el Excelerator es uno de los más
importantes ya que con las características, funciones e instalación del equipo
nos permite calcular con la mayor exactitud y precisión posible cualquier
medición que queramos realizar.
El Excelerator 2003 for Think Station fue creado por la compañía Microsoft,
siendo este un software que nos permite trabajar con medidas de precisión
casi total, a excepción de las distancias mínimas, mediante el uso de un
equipo especial, que consta de sensores que captan las distintas
mediciones: los de distancia, temperatura y fuerza: una base, plataforma y
diferentes cables para realizar las conexiones.
En la pantalla principal de dicho software, se pueden observar tres menús:
Connect & Go, Open y Create, los cuales se pueden explicar de la siguiente
manera:
Laboratorio de física | FUNDAMENTO TEORICO 2
a. Connect & Go
Esta opción despliega una lista de experimentos preprogramados que
están grabados en la memoria. Para seleccionar alguno de ellos, se
deben mover las flechas del cursor, ubicarse sobre el elegido y presionar
Enter.
Cuando el experimento está elegido, aparece un menú que permite
correrlo. Los parámetros para hacerlo están grabados, de manera que si
es necesario cambiarlos, podemos hacerlo mediante la opción Calibrate
(Calibrar).
b. Create (Crear Experimento )
Esta opción nos permite crear un experimento a nuestro criterio, es decir,
que nosotros decidimos cómo o con qué variables trabajamos.
En la parte superior de la pantalla, se presentará una lista de opciones
del programa, de manera que se deberá seleccionar alguna de ellas, de
acuerdo al diseño del experimento, y las coordenadas del gráfico a usar.
c. Open
Este comando nos permite leer y abrir archivos desde un disco (ya sea la
unidad de disco duro u otra), así como guardar proyectos o gráficos.
Dentro de estas tres opciones de la pantalla principal se encuentran una
serie de comandos que nos dan opción a trabajar de un modo fácil con
dicho software, el cual, principalmente, nos permite hacer tablas y
gráficos de medición, induciéndonos, de esta manera a la investigación
científica, despertándonos un interés por las diversas teorías de la física,
Laboratorio de física | FUNDAMENTO TEORICO 3
para después ponerlas en práctica y experimentar sus resultados con
este software, obteniendo así las demostraciones de las mismas.
IV. RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Lo primero es conectar a la unidad de base (Interface Think Station) de color
azul la alimentación de energía mediante el transformador de voltaje, el cable
de comunicación y éste a la computadora. Luego el sensor de distancia se
conecta a los puertos digitales D1 ó D2, el sensor de temperatura y el sensor
de fuerza se conectan a los puertos analógicos A1, A2 y A3.
Consideraciones Generales
Al conectar los sensores se debe tener en cuenta el color (negro-rojo) de
los conectores o jaks con los puertos analógicos o digital (negro-rojo).
Al conectar y desconectar los sensores se debe tener en cuenta los
ganchitos de seguridad del conector, para ello presionar el ganchito
inferior hacia el conector.
Operaciones con el Excelerator 2003
Los iconos de la ventana Excelerator 2003 son: connect, open, create.
Luego seleccionamos el ícono create y entramos al editor de
experimentos con la ventana experiment configuration que consta de tres
partes: tips and especifications, experiment items list y experiment
configuration list.
En experiment items list se escoge el nombre del sensor a usar haciendo
click en el botón add y aparece el nombre del sensor seleccionado en la
ventana de experiment configuration list con un símbolo coloreado
característico del sensor. En la ventana o cuadro de la izquierda aparece
Laboratorio de física | RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4
las especificaciones de los sensores, para abrir hacer click en el botón
tips and especifications.
Para calibrar el sensor hacemos click en el botón edit y se abre la
ventana probe configuration para configurar el experimento y sensor, con
las opciones: general, location y calibration.
Luego hacemos click en el botón ok y aparece la ventana fast graph que
contiene las opciones: graph, analysis, tools y arrange, entoces el
experimento estará listo para empezar a correr o hacer mediciones.
Correr el Experimento
En la ventana principal del excelerator aparece el siguiente menú en la
barra de herramientas: file, view, experiment, window, help y también fast
graphs con su menú correspondiente.
Haciendo click en experiment, aparece la barra con el menú: star
experiment, preview experiment, etc.
Para correr otro experimento y diferente sin salir al escritorio, borrar la
gráfica con clear display, y los datos tabulados en excel con delete trials,
cerrar: fase gauges, digital display y statistics. Luego, en la barra de
herramientas hacer click en file, escoger new, hacer click, escoger no
click, cerrar. Luego, seleccionar create, hacer click en la barra de
excelerator, click, escoger el nuevo sensor a usar, click y continuar con el
mismo procedimiento del experimento anterior.
Laboratorio de física | RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 5
V. MEDICIONES CON EL EQUIPO TEAM LABS - EXCELERATOR
1. MEDICIONES CON EL SENSOR DE TEMPERATURA
A. Temperatura sin calibrar
Instalamos el sensor de temperatura en el puerto analógico (A1),
seguimos los pasos del procedimiento general en la ventna del
excelerator que aparece, seleccionamos connect & go, hacemos
doble click, aparece una ventana del excel que cubre a la ventana de
fast graphs.
En el menú principal del excelerator seleccionamos experiment,
hacemos click, seleccionamos star experiment y corre el experimento.
La temperatura promedio obtenida y medida por el sensor sin calibrar
fue de T1 = 24.17°C.
B. Temperatura calibrada
Para calibrar la temperatura, primero seleccionamos create, luego
escogemos el item de experimentos: temperatura extended, click en el
botón add, en eperiment configuration hacemos click en extended
temperature, click en el botón edit, en la ventana que aparece, hacer
click en calibration, digitar el código del sensor analógico que se
encuentra en el cable, que por defecto aparece el código 459 y
salimos con ok.
El número de emisiones por segundo fue de 10 segundos. Se obtuvo
una temperatura promedio calibrado de T2 = 23.15°C.
Laboratorio de física | MEDICIONES CON EL EQUIPO TEAM LABS - EXCELERATOR 6
Si superponemos ambos gráficos en una tabla Temperatura Vs.
Tiempo, obtendremos que la temperatura con la sonda calibrada es
mayor, debido a que se toman los valores reales
2. MEDICIONES CON EL SENSOR DE DISTANCIA
A. Distancia sin calibrar
Instalamos el sensor de distancia en el puerto digital (D1).
Determinamos la distancia a medir, colocando en sensor de distancia
en el piso
del aula en posición horizontal y apuntando hacia el techo del salón.
Seguimos la secuencia usada en la medición de la temperatura.
La distancia promedio obtenida por el sensor sin calibrar fue de X1
=2.1072m.
B. Distancia calibrada
Seleccionamos create y en la barra inferior del excelerator,
seleccionamos el sensor de distancia distance en los items de
experimentos, pulsamos add, click en distance, click en edit, se abre
la ventana probe configuration con las opcciones: general, location y
calibration.
En general se encuentra name, range (escoger de acuerdo a la
distancia a medir de 0.15 – 2.00 m y de 0.15 – 8.00), nosotros
seleccionamos la segunda.
En location aparece el puerto digital, donde conectamos el sensor D1 y
D2.
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En calibration se tiene la temperatura del aire, la cual ya fue medida
siendo de 23°C y la distancia mínima para empezar la medición 15cm.
Para el experimento seleccionamos Xmin = 30cm.
En cuanto a las emisiones por segundo, en el experimento
seleccionamos 10 emisiones / segundo y duración de 20 segundos.
Después se procedió a colocar el sensor en la misma posición, y se
obtuvo otro gráfico, con una distancia promedio de X2 = 2.3606m, en
este caso con el sensor ya calibrador.
Aún cuando a simple vista ambos gráficos parezcan muy similares, si
los dibujamos juntos en una tabla, se puede observar que,
nuevamente, la segunda medición (con el sensor calibrado), tiene
valores mayores que los del sensor sin calibrar.
3. MEDICIÓN CON EL SENSOR DE FUERZA
A. Procedimiento
Puerto de conexión con el sensor : A2
Sensor seleccionado : Force
La calibración por defecto del sensor de fuerza es: Slope : 20 Offset :
0
Zereado del sensor : Click (zero now) ; Click (Ok).
B. Medición con el Sensor de Fuerza
Posición del sensor : Vertical ; Horizontal
Posición Vertical
Medida cero del sensor: Foy = 0.003
Peso del Bloque de madera: Fy = w = 2.518 N
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Posición Horizontal
Medida cero del sensor: Fox = 0.003
Fuerza horizontal: Fx = 2.4623 N
VI. CUESTIONARIO
1. Nombra los componentes del equipo team labs – excelerator 2003
usados en este experimento.
1 Interface Think Station 1 Sensor de temperatura
1 Sensor de distancia 1 Sensor de fuerza y Accesorios
1 Dispositivo de madera para atenuación de las ondas de sonido emitidas
por el sensor de distancia
1 Bloque de madera con gancho
2 pesas
1 Computadora.
2. De acuerdo a la ventana experiment configuration, describa las
especificaciones de cada sensor usado en este experimento.
La ventana Experiment configuration consta de tres partes: Tips and
especifications, Experiment items list y Experiment configuration list.
Luego en experiment items list se escoge el nombre del sensor, luego
hacemos click en el boton Add y aparece el nombre del sensor
seleccionado en esta ventana con un símbolo coloreado característico del
sensor.
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3. De acuerdo a la ventana probe configuration, ¿Que debe hacerse para
calibrar el sensor de temperatura, el sensor de distancia y el sensor de
fuerza?.
Se ingresa los datos en:
GENERAL: Nombre, Rango-Unidades.
LOCATION: Los puertos donde se debe conectar los sensores en forma
secuencial: Analógico (A1,A2,A3) y digital (D1,D2).
CALIBRATION: De acuerdo al tipo de sensor. Código del sensor de
temperatura, temperatura del aire, distancia minima para el sensor de
distancia, etc.
4. ¿Para que sirve experiment clock?
Sirve para modificar el número de emisiones por segundo así como
también la duración del experimento.
5. ¿Antes de medir la magnitud de una fuerza determinada ya sea
horizontalmente o verticalmente. ¿Qué debe hacerse primero?
Primero se debe calibrar el sensor mediante el Zereado del sensor, para
ello se debe colocar el sensor en la posición que se va a utilizar o medir,
ya sea horizontalmente o verticalmente y luego hacer clic en Zero Now y
luego salir.
6. ¿Cual es la distancia mínima que puede medir el sensor de distancia?
La distancia mínima para empezar a medir con el sensor de distancia es
0.15m.
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7. ¿Cual es el menú de las barras de herramientas de fast graphs y para
que sirve cada uno de ellos?
Graph: measurements (unidades) Line styles (tipo de línea)
Format Axis New Graph
Delete Graph Copy to Clipboard
Printer Setup Print
Analysis: Curve Fit Area under Curve
Fuction Plotter
Tools: Rescale Rescale all
Undo XY Cursor line
Select lines Release select lines
Predict line Delete Predict line
New Text Box Delete new text box
New Arrow Delete new arrow
Arrange: Tile/Tab (para combinar experimentos)
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8. ¿Cual es el menú de la barra de herramientas principal de excelerator,
para que usa y para que sirve cada uno de los iconos de la derecha?
File: New Save
Save as Exit
Vicus: Show replay controle Trials
Clear Displays
Experiment: Start Experiment Preview experiment
Stop experiment Edit experiment
Create Trigger View configuration
Transfer to Excel Start loggin
Windows: Arrange Fast Graph
Fast gadges Digital Displays
Statics Tools Frequency Graph FFT
Help: About User Guide
Print: Run Stop
9. En que rango mide el sensor de temperatura, el sensor de distancia, y el
sensor de fuerza.
El rango del sensor de distancia es: 0.15m~2.00m y 0.15m~8.00m
El rango del sensor de Temperatura es: desde -55ºC hasta 155ºC
El rango del sensor de Fuerza varía de acuerdo a la distancia.
Laboratorio de física | CUESTIONARIO 12
10.¿Que significa samples por segundo?
Samples por segundo significa Número de emisiones por segundo.
11.¿Por que es necesario calibrar el sensor de distancia con la temperatura
del medio ambiente del área (zona) de trabajo?
Por que la velocidad del sonido varía de acuerdo a la temperatura.
12.Cuando aleje y acerque el dispositivo de madera con respecto al sensor
de distancia, ¿ Como es la forma del gráfico obtenido?.
X (m) el sensor se aleja C D E Reposo el sensor se acerca B A E F
reposo
T
Cuando se encuentra en reposo : Constante
Cuando se acerca al sensor : disminuye (baja)
Cuando se aleje del sensor : aumenta (sube)
13.¿Como selecciona una porción del gráfico?
Haciendo: Tools > Select lines o Tools > Predict line
14.¿Como amplia una porción del gráfico?
Haciendo: Tools > Predict line.
15.Determine las medidas del largo, ancho y alto de la mesa de trabajo,
usando el sensor de distancia.
Largo: 1.67 m
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Ancho: 0.88 m
Altura: 0.77 m
16.Exprese las medidas de la distancia en cm, mm, km, pies y en pulgadas.
Largo = 1.67m = 167cm = 1670mm = 0.00167km = 6.46 pies = 77.48
pulg.
Ancho = 0.88m = 88cm = 880mm = 0.000880km = 2.56 pies = 30.71pulg.
Altura = 0.77m=77cm = 770mm = 0.000770km = 3.06 pies = 36.61 pulg.
17.¿Qué es lo que distingue a los conectores de los sensores?
Se diferencian en cuanto a la instalación ya que el sensor de temperatura
y el de fuerza se instalan en el portal analógico y el sensor de distancia
en el portal digital.
18.¿Que es el think station y cuales son sus especificaciones? (revise el
manual).
El Excelerator 2003 for Think Station fue creado por la compañía
Microsoft, siendo este un software que nos permite trabajar con medidas
de precisión casi total, a excepción de las distancias mínimas, mediante
el uso de un equipo especial, que consta de sensores que captan las
distintas mediciones: los de distancia, temperatura y fuerza: una base,
plataforma y diferentes cables para realizar las conexiones.
En la pantalla principal de dicho software, se pueden observar tres
menús: Connect & Go, Open y Create
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VII. CONCLUSIONES
Un cuerpo marca su paso por puntos separados de intervalos de tiempos
muy pequeños y constantes.
Cuando se trabaja fuera de los limites de medición de la sonda, el
excelerator nos da valores no reales, es por ello que debemos respetar
los limites de medición de la sonda.
El excelerator nos permite trabajar con medidas exactas, de modo tal que
todos los alumnos podemos comprenderlo y realizar sin problema alguno
nuestras prácticas de laboratorio.
El excelerator trabaja con gráficos, es decir, que al mismo tiempo que va
tomando los datos, los va imprimiendo en el monitor.
Este software puede trabajar con mediciones tanto calibradas como sin
calibrar, presentando diferentes resultados, de tal forma que se pueden
obtener mediciones casi precisas en ambos casos, considerando un
ligero margen de error.
Al realizar mediciones con el sensor de temperatura no se debe hablar,
respirar o hacer movimientos bruscos cerca de éste, porque esto
provocaría una alteración en nuestra medición; ya que el sensor es muy
delicado.
Antes de realizar las mediciones (distancia o temperatura), los sensores
deben de estar calibrados, de lo contrario obtendremos lecturas erróneas.
Al realizar la práctica de laboratorio, en algunos casos no sabemos
utilizar adecuadamente los equipos de ahí que solicitamos una mayor
explicación al respecto. Consideramos esto, porque los equipos son
bastante nuevos.
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VIII. REFERENCIAS BIBILOGRAFICAS
Guía de Laboratorio de Física I
Internet
Física. Tomo I
Serway.
Física Fundamental – Tomo I
Michael Jalero
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