Chương 2. TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM YENKA
2.4. Quy trình thiết kế thí nghiệm vật lý ảo với phần mềm Yenka
Để thiết lập một thí nghiệm vật lý ảo bằng phần mềm Yenka chúng ta có thể tiến hành thao tác theo trình tự chung gồm 6 bước cơ bản sau đây
Bước 1: Khởi động phần mềm yenka
Lưu ý: Ở lần đầu khởi động chương trình, bạn chọn một trong bốn môn học bất kỳ, rồi nhấn nút Cancel khi thấy hộp thoại Do you want to try the Yenka Statistics Tour hiện ra. Sau đó, bạn nhấn vào liên kết Use all products for free để đăng ký dùng chương trình miễn phí mãi mãi (cứ mỗi năm phải đăng ký lại một lần), không bị giới hạn 15 dùng thử.
Bước 2: Lựa chọn lĩnh vực
Hộp thoại Product Chooser cho bạn chọn lĩnh vực cần mô phỏng thí nghiệm, gồm: Computing (tính toán), Mathematics (biểu đồ toán học, hình học), Science (các thí nghiệm thuộc lĩnh vực Vật lý và Hóa học), Technology (điện tử).
Bước 3: Lựa chọn dụng cụ thí nghiệm
* Cơ học
Di chuyển chọn Science chọn Motion là bạn có thể chọn các dụng cụ để thiết kế thí nghiệm về chuyển động cơ trong bảng dưới đây. Trong các dụng cụ này, bạn chọn dụng cụ nào thì di chuyển con trỏ đến biểu tượng của dụng cụ đó, bấm giữ chuột trái và di chuyển vị trí cần đặt rồi thả chuột.
Space Trường không trọng lượng
Grounds (Trường trọng lực)
Ideal elastic ground
Mặt tiếp xúc hoàn toàn đàn hồi
Ideal inelastic ground
Mặt tiếp xúc không đàn hồi
Wooden ground Mặt tiếp xúc bằng gỗ Metal ground Mặt tiếp xúc bằng kim loại Rubber ground Mặt tiếp xúc bằng cao su Glass ground Mặt tiếp xúc bằng thuỷ tinh Ice ground Mặt tiếp xúc là mặt băng Concrete ground Mặt tiếp xúc bằng bê tông Slopes
(Mặt phẳng
Ideal elastic slope Mặt phẳng nghiêng hoàn toàn đàn hồi
Motion Chuyển động
nghiêng) Ideal inelastic slope
Mặt phẳng nghiêng không đàn hồi
Wooden slope Mặt phẳng nghiêng bằng gỗ Metal slope Mặt phẳng nghiêng bằng kim
loại
Rubber slope Mặt phẳng nghiêng bằng cao su Glass slope Mặt phẳng nghiêng bằng thuỷ
tinh
Ice ground Mặt phẳng nghiêng là mặt băng Concrete ground Mặt phẳng nghiêng bằng bê tông
Balls (Quả cầu)
Ideal elastic ball Quả cầu hoàn toàn đàn hồi Ideal inelastic ball Quả cầu xúc không đàn hồi Soccer ball Quả bóng đá
Basket ball Quả bóng rổ Cricket ball Quả bóng Criket
Golf ball Quả bóng sân Golf Tennis ball Quả bóng Tennis Billiard ball Quả bóng Bida Wooden ball Quả cầu bằng gỗ Rubber ball Quả cầu bằng cao su Metal ball Quả cầu bằng kim loại Concrete ball Quả cầu bằng bê tông Glass ball Quả cầu bằng thuỷ tinh Ice ball Quả cầu bằng nước đá
Blocks (Vật nặng)
Ideal elastic block
Khối hộp chữ nhật hoàn toàn đàn hồi
Ideal inelastic block
Khối hộp chữ nhật không đàn hồi
Brick Viên gạch xây
Wooden block Khối hộp chữ nhật bằng gỗ Metal block Khối hộp chữ nhật bằng kim loại
Rubber block Khối hộp chữ nhật bằng cao su Glass block Khối hộp chữ nhật bằng thuỷ
tinh
Ice block Khối hộp chữ nhật băng
Concrete block Khối hộp chữ nhật bằng bê tông Cart Xe lăn
Rod Thanh gắn thẳng Spring Lò xo
Bảng 2.2: Dụng cụ thí nghiệm cơ học.
* Phần sóng
Di chuyển chọn Science chọn Light & soundsau đó chọn Waves.
Trong Waves bạn có thể lựa chọn các dụng cụ để thiết kế thí nghiệm về sóng trong bảng dưới đây. Các dụng cụ này nếu bạn chọn dụng cụ nào thì chỉ cần di chuyển con trỏ đến biểu tượng của dụng cụ đó, bấm-giữ chuột trái và di chuyển đến vị trí cần đặt rồi thả chuột.
Waves Các sóng
1D
Các sóng quan sát được theo một mặt cắt
Wave propagation space
Sự truyền sóng trong môi trường
Wave penetration space
Sự truyền sóng qua hai môi trường
Wave reflection space
Sự tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ đầu tự do
Wave interference space
Sự giao thoa của hai sóng truyền ngược chiều nhau
Wave pinned space
Sự tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ đầu cố định.
Wave plucking space
Sự truyền sóng trên dây căn hai đầu cố định 2D
Các sóng quan sát được theo
Elictromagnetic wave space
Môi trường truyền sóng
Sound wave space Môi trường truyền sóng âm
mọi phương truyền của sóng
Water wave space Môi trường truyền sóng nước
Sources Nguồn sóng
Point source Nguồn điểm
Line source Nguồn có dạng là đoạn thẳng
Moving point source
Nguồn điểm có thể chuyển động
Reflectors
Mặt phản xạ Plane reflector
Mặt phản xạ phẳng
Obstacles Vùng cản trở sóng
Block Dạng hình chữ nhật Sloped
block
Dạng hình thang
Trialgle Dạng hình tam giác Circle Dạng hình tròn
Slits Khe hở
Single slits
Khe hở đơn
Double slits
Khe hở đôi
Measurement
Ðo lường Detector Vị trí đặt thiết bị đo Bảng 2.3: Dụng cụ thí nghiệm sóng cơ.
*Phần điện học & từ học
Di chuyển chọn Science chọnElectricity & Magnetism
Trong Electricity & Magnetism bạn có thể lựa chọn các dụng cụ để thiết kế thí nghiệm về phần điện học và điện từ học trong bảng dưới đây. Các dụng cụ này nếu bạn chọn dụng cụ nào thì chỉ cần di chuyển con trỏ đến biểu tượng của dụng cụ đó, bấm-giữ chuột trái và di chuyển đến vị trí cần đặt rồi thả chuột.
Measurement (dữ liệu đo lường)
Electricity &
Magnetism (Điện và Từ)
Circuit Diagrams ( Sơ đồ mạch)
Power supplies (Bộ cấp nguồn)
Switches (Thiếtbị chuyển mạch)
Input components (linhkiện đầu vào)
Passive
components (phần tử thụ động)
Diodes ( điốt)
Outputs (Kếtquả đầu ra)
Pictorial ( báo ảnh)
Electricity Generation (phát điện)
Measurement
Fields(Lĩnh vực)
Induction (sự cảm ứng)
Power stations
(Các nhà máy điện)
Electricity Transmission (truyền tải điện)
Measurement
Electricity Use (Sử dụng điện)
Measurement
Bảng 2.4: Dụng cụ thí nghiệm điện học và điện từ học.
Bước 4: Di chuyển, lắp ghép, thiết đặt thông số và xoá dụng cụ thí nghiệm
Sau khi đã lựa chọn được các dụng cụ bạn có thể di chuyển, lắp ghép, thay đổi thông số, hoặc xoá các dụng cụ theo phương pháp sau:
Khi cần di chuyển dụng cụ bạn cần di chuyển con trỏ đến dụng cụ bấm-giữ chuột trái và di chuyển đến vị trí cần chuyển đến rồi thả chuột.
Khi cần kết nối các dụng cụ bạn cần di chuyển các các dụng cụ để các điểm nối lại trùng nhau (điểm nối của các vật ở tâm).
Khi cần thiết lập các thông số của dụng cụ bạn cần di chuyển con trỏ đến dụng cụ, bấm chuột phải và chọn Properties thì trong menu dọc Properties sẽ hiện ra các tuỳ chọn về các thông số dụng cụ để bạn thay đổi.
Khi cần xoá dụng cụ bạn cần di chuyển con trỏ đến dụng cụ bấm chuột trái rồi bấm Delete hoặc bấm chuột phải và di chuyển chọn Delete trong menu. Nếu bạn muốn xoá nhiều dụng cụ trước khi đặt lệnh xoá bạn lựa chọn các dụng cụ cần xoá trước.
Bước 5: Chọn hình thức thể hiện thông số của thí nghiệm
Sau khi lắp đặt các dụng cụ thí nhiệm bạn cần phải lựa chọn các công cụ hỗ trợ để thể hiện các thông số của thí nghiệm, phần này rất quan trọng của thí nghiệm. Bởi nếu bạn đã thiết lập thí nghiệm thành công nhưng không đưa ra được kết quả thì việc thiết lập thí nghiệm của ban sẽ không mang lại kết quả gì. Trong Presentation bao gồm các công cụ hỗ trợ như thước đo, đồ thị, tranh vẽ, các nút dừng thí nghiệm hay thực hiện lại thí nghiệm… Khi thiết lập thí nghiệm chúng ta cần thiết phải biết cách biểu diễn kết quả thí nghiệm bằng đồ thị hoặc bằng số đo cụ thể.
a) Phương pháp biểu diễn kết quả thí nghiệm bằng đồ thị
Di chuyển con trỏ đến biểu tượng của đồ thị (Graph) trong Presentation, giữ chuột và chuyển đến nơi cần đặt, thả chuột rồi thiết lập thông số cho đồ thị bằng cách bấm chuột phải, di chuyển chuột và chọn Properties sẽ hiện lên danh mục các tuỳ chọn của
- Trances (các đường đồ thị): có thể lựa chọn thêm, bớt đi số đường biểu diễn trong đồ thị; kiểu của các đường đồ thị bao gồm: màu sắc, cách vẽ, độ dày nét vẽ và mức độ rộng hẹp.
- Y-axis (trục tung 0y): có thể lựa chọn độ rộng (Range) gồm mức thấp nhất và cao nhất, bớt đi số đường biểu diễn đường kẻ (Gridliner) về khoảng cách giữa các đường kẻ.
- X-axis (trục hoành 0x): có thể lựa chọn đại lượng đo (Measure) gồm: toàn bộ thông số của thí nghiệm (Golban property), một số thông số của thí nghiệm Local part property), (specific part property) thông số riêng của thí nghiệm. Có thể có thể lựa chọn độ rộng (Range) gồm mức thấp nhất và cao nhất, bớt đi số đường biểu diễn đường kẻ (Gridliner) về khoảng cách giữa các đường kẻ.
- Visual settings (thiết lập màu sắc của đồ thị): có thể lựa chọn màu sắc cho các đường kẻ đồ thị (Apperance) gồm: màu của các đường kẻ chính (Major grid), các đường kẻ phụ (Minor grid), trục hoành 0x (X-axis), trục tung 0y (Y-axis)
Sau khi tuỳ chọn kiểu các thông số của đồ thị bạn di chuyển chuột vào vùng kẻ của đồ thị sẽ xuất menu gồm: mở rộng kích thước trục hoành, mở rộng kích thước trục tung, phóng to, thu nhỏ đồ thị và khởi động lại đồ thị.
b) Phương pháp biểu diễn kết quả thí nghiệm bằng số
Di chuyển con trỏ đến biểu tượng thể hiên bằng số (Number) trong Presentation, giữ chuột và chuyển đến nơi cần đặt rồi thả chuột.
Bước 6: Chạy thí nghiệm và chuyển các thông số thí nghiệm ra ngoài
Để chạy chương trình trước hết bạn cần thay đổi thông số của đường biểu diễn trên đồ thị và thể hiện bằng số theo cách di chuyển chuột vào vòng tròn kí hiệu, thông số sẽ xuất hiện dòng chữ (Click and drag to choose a part), bạn rê chuột đến dụng cụ cần kết nối để đo, khi đó chữ mờ Property sẽ đậm lên màu đen và có viền đỏ.
Bạn tiếp tục di chuyển chuột vào chữ Property con chuột sẽ đổi sang kí hiệu bàn tay và nổi lên chữ Property khi đó bạn bấm chuột vào chữ Property sẽ hiện lên một loạt danh mục các tuỳ chọn ban di chuyển chuột để lựa chon mục thể hiện thích hơp bao gồm:
1 Acceleration (magniude) Độ lớn gia tốc
2 Acceleration (x) Gia tốc theo trục hoành 3 Acceleration (y) Gia tốc theo trục tung
4 Angle of rotation Góc quay 5 Anglar acceleration Gia tốc góc
6 Anglar velocity Vận tốc góc
7 Density Gia tốc trọng trường
8 Displacement (x) Độ lệch theo phương ngang
9 Displacement (y) Độ cao
10 Distance Khoảng cách
11 Drag coefficient Hệ số trượt
12 Driving force (magniude) Độ lớn của lực kéo
13 Driving force (x) Lực tác dụng theo phương thẳng đứng 14 Driving force (y) Lực tác dụng theo phương ngang
15 Elasticity Khả năng đàn hồi
16 Gravitatinal potential enery Thế năng trong trường
17 Kinetic enery (rotational) Động năng chuyển động quay 18 Kinetic enery (total) Động năng toàn phần
19 Kinetic enery (translational) Động năng chuyển động tịnh tiến 20 Kinetic fiction Hệ số ma sát trượt
21 Mass Khối lượng
22 Moment of inertia Mô men quán tính
23 Momentum (x) Động lượng theo trục hoành 24 Momentum (y) Động lượng theo trục tung 25 Net force (translational) Độ lớn hợp lực
26 Radius Bán kính
27 Speed Vận tốc
28 Static friction Ma sát nghỉ
29 Torque Mômen quay
30 Velocity (magniude) Độ lớn vận tốc
31 Velocity (x) Vận tốc theo trục hoành 32 Velocity (y) Vận tốc theo trục tung
33 Volume Âm lượng
34 Weight Trọng lượng
Sau khi bạn chọn được thông số của đường biểu diễn trên đồ thị và thể hiện bằng số thích hợp bạn dừng thí nghiệm, khởi động lại đồ thị và chạy lại thí nghiệm với tốc độ được chọn từ 1 10 trong menu ngang ta sẽ quan sát được trình tự của thí nghiệm, các đường biểu diễn của các thông số cần khảo sát trên đồ thị và đọc được các thông số đó trên công cụ hiển thị số.
Nếu thấy kết quả chưa hợp lí bạn có thể dừng lại (nút dừng trên menu ngang hoặc lấy ra từ Presentation), thay đổi các thông số, khởi động lại đồ thị và chạy lại thí nghiệm để thu được kết quả thích hợp, bấm nút tạm dừng để quan sát tính toán kế quả hoặc chuyển kết quả thí nghiệm ra môi trường Word hoặc Powerpoint.