بادگیرها در معماری کویری- جلسه هفتم
اهداف:
دانش آموزان یاد می گیرند که
چگونه نمودارهای رسم شده برای مساله خود را تحلیل کنند.
خطاهای موجود را تحلیل کند.
وسایل لازم:
داده های بدست آمده از آزمایشات
کامپیوتر دارای نرم افزار Excel
راهنمای کار با نرم افزار Excel
رسم نمودار و تحلیل خطا
راهنمای کار با Excel را به دانش آموزان بدهید. از دانش آموزان بخواهید که داده هایی که از آزمایشات بدست آمده، را در نرم افزار Excel وارد کرده و سپس برای هر آزمایش یک نمودار بکشند.
به دانش آموزان گوشزد کنید که تمامی داده ها و نمودارهای این جلسه را حتما Save کنند.
سپس نمودار های مربوط به تغییر ارتفاع دهانه را روی یک نمودار رسم کرده، آن نموداری که از همه پایین تر است را انتخاب کنند.
از آن ها بپرسید که نموداری که از همه پایینتر است چه تفاوتی با بقیه دارد؟
دمای تعادل این حالت (پایین ترین نمودار) از بقیه کمتر است. این همان بهترین حالتی است که در جلسه 4 یافتند.
داده های این حالت را با داده های آب بیرون از یخدان در کنار هم بکشند تا بتوان بهتر این دو حالت را مقایسه کرد.
برای مثال نمودار داده های بیرون مدل بادگیر و بهترین حالت درون بادگیر شباهت به نمودار زیر(1) دارد:
نمودار تغییرات دما بر حسب زمان در بیرون از مدل بادگیر
پس نموداری که دانش آموزان رسم می کنند نیز باید شبیه این نمودار باشد. (اگر نمودار خیلی با نمونه داده شده متفاوت بود، حتما با مشاور در میان بگذارید)
از دانش آموزان بخواهید که حتما برای نمودارهایشان مطابق نمودار شماره 1 ، برچسب بگذارند یعنی روی محورهای x و y بنویسند که تغییرات چه پارامتری بر حسب چه پارامتر دیگری است. در اینجا تغییرات دما بر حسب تغییر زمان است. همچنین حتما باید روی هر محور واحد آن کمیت را نیز بنویسند. در اینجا، کمیت زمان، هر 30 ثانیه تعریف می شود و واحد آن کمیت ثانیه است. واحد کمیت دما نیز، درجه سانتیگراد است.
حال از دانش آموزان بخواهید که هر ویژگی خاصی که در این نمودار می بینند، توصیف کنند. مثلا:
چرا هردو نمودار از یک نقطه آغاز می شوند؟
چرا در هردو، نمودارها به یک عدد میل می کند( نزدیک می شوند)؟
فرایند سرد شدن در دو نمودار چه فرقی با یکدیگر دارد؟
در این نمودار، چون دمای اولیه ثبت داده، یکسان بوده است درنتیجه درهر دو آزمایش، نقطه آغازین یکی است.
از آنجایی که آب درهر دو آزمایش به دمای تعادل محیط نزدیک می شود، پس در هر دو، مجموعه ی نقاط پایانی به عددی(دمای تعادل) میل می کند.
از آنجاییکه در هر دو آزمایش، مایع مورد نظر آب است، پس منطقی است که فرایند سرد شدن آب(کاهش دما) یکسان و یک شکل باشد که در اینجا نمایی است.
حال از دانش آموزان بپرسید که چرا با وجود این که این فرآیند در هر دو آزمایش نمایی است ، این دو نمودار برروی یکدیگر منطبق نیستند؟
از آنجایی که نقاط پایانی به عددی میل می کند که آن عدد نشانگر دمای تعادل است و در مدل ما دمای تعادل در درون از بیرون کمتر(درون خانه خنک تر از بیرون) است، پس معقول است که انتهای یکی از نمودارها از دیگری پایینتر باشد(چون در درون یخدان دمای تعادل کمتر است).
تحلیل خطا:
از دانش آموزان بخواهید که در گروه بحث کنند که عوامل خطازا در مساله چیست؟
عوامل خطازا در آزمایش عبارت اند از:
خطای وسیله اندازه گیری دما(دماسنج)
خطای وسیله اندازه گیری زمان(کورنومتر)
همچنین خطای سیستماتیک مساله عبارت اند از:
نغییر دمای محیط در هنگام ثبت دما در حالتی که ظرف آب در بیرون یخدان است.
از دانش آموزان بخواهید که بگویند این عوامل درهریک از موارد بالا چیست؟
در مورد اول ، خطا مثبت ومنفی 1 درجه سانتی گراد است.
در مورد دوم ، خطا مثبت ومنفی 1 ثانیه است.
در مورد سوم ، خطا مثبت ومنفی 1 درجه سانتی گراد است.
مورد اول و دوم را باید در نمودارهایمان لحاظ کنیم اما سومین مورد جزو خطای سیستماتیک است . در رابطه با این نوع خطا، تنها کاری که می شود انجام داد این است که تا حد ممکن سعی کنیم که دما را ثابت نگه داریم و از ورود جریان هوا به درون اتاق جلوگیری کنیم.
از دانش آموزان بخواهید میله خطای (Error Bar) هر یک از نمودارها در درون و بیرون یخدان را بکشند، مانند نمودار شماره 2
از آنجایی که خطای یک ثانیه در30 ثانیه قابل صرف نظر کردن است، پس می توان از کشیدن آن نیز صرف نظر کرد اما در گزارش کار حتما باید آن را گزارش داد.
فراموش نکنید که برگه هایی را که در طول کلاس پر می کنید، همچنین تکالیفی را که به دانش آموزان می دهید در حضور خودشان درون پوشه پروژه بگذارید. در پایان کار، هم تمام جزئیات پروژه در آن ثبت شده است و برای تنظیم گزارش نهایی به افراد گروه کمک می کند.
کار علمی، تحقیقی، آزمایشی:
دانش آموز، یک عکس دوست داشتنی از یک بادگیر را که شباهت هایی به مدل ساخته شده ی خودش دارد، از سایت مهندسین مشاور مک کارتی پیدا کند و سعی کند که مدل بادگیر خودش را از نظر ظاهر(رنگ، طرح، شکل دهانه، ...) شبیه آن کند!!! باز هم مثل قبل، از مدلش با ظاهر جدید عکس بگیرد،اسکن کند و برای ما بفرستد.
مطالب مرتبط:
بادگیرها در معماری کویری - جلسه اول
بادگیرها در معماری کویری - جلسه دوم
بادگیرها در معماری کویری - جلسه سوم
بادگیرها در معماری کویری - جلسه چهارم
بادگیرها در معماری کویری - جلسه پنجم
بادگیرها در معماری کویری - جلسه ششم
بادگیرها در معماری کویری - جلسه هشتم
