Stručný popis systému

SCLPX je nový jednoduchý experimentální systém, který byl vyvinutý na Gymnáziu v Novém Bydžově. K jeho realizaci potřebujete pouze:

• laserové ukazovátko
• solární článek - koupit např. zde
• propojovací kabel s konektorem JACK 3.5 mm na jednom konci
• předměty domácí potřeby: papírový hřeben z kartonu, špejle, izolepa, modelína, provázek, apod.

Jako software lze použít libovolný program pro záznam zvuku, nám se osvědčily dva následující freewarové programy:

• Free Audio Editor - stáhnout z: http://www.free-audio-editor.com/
• Visual Analyser - stáhnout z: http://www.sillanumsoft.org/download.htm

SCLPX
Vybavení jednoho pracoviště (nepočítáme počítač) stojí cca 300 Kč (laser: 50 Kč, solární článek: 50 Kč, kabel: 100 Kč lze rozdělit na 2 pracoviště, mikrofon: 70 Kč, ostatní: cca 50 Kč).

Profesionální soupravy typu ISES, Vernier, IP Coach, Pasco, aj.
Vybavení jednoho pracoviště (nepočítáme počítač) stojí cca 20.000 Kč - 50.000 Kč.

Výše uvedené ceny jsou orientační, jsou kalkulovány dle platných ceníků výrobců a jsou stanoveny pro 1 pracoviště v základním vybavení. V případě pořízení dalších modulů je výsledná cena ještě řádově o několik tisíc korun vyšší.

Zvuková karta
Zvuková karta pracuje na principu AD/DA převodníku. Umí zpracovat analogový signál (např. z mikrofonu), převést ho na digitální a dále s ním pomocí nějakého SW pracovat. Jako vstup lze použít mikrofonní vstup nebo in-line vstup zvukové karty.

Maximální napětí na vstupu zvukové karty: cca 1,5 V dle typu karty
Toto napětí je plně dostačující pro provedení všech experimentů včetně takových jako např. ověření Ohmova zákona. Chceme-li pracovat s vyššími hodnotami napětí, lze vstup zvukové karty opatřit děličem napětí, viz úprava zvukové karty pro měření napětí do 25 V

Optická brána - fotogate
Je tvořena laserovým ukazovátkem a solárním článkem (nebo fotodiodou). K solárnímu článku připájíme propojovací kabel, jehož konec opatřený konektorem JACK 3.5 mm zapojíme do mikrofonního vstupu zvukové karty.
Maximální napětí na výstupu solárního článku (nebo fotodiody): cca 100 - 200 mV dle typu. Napětí je natolik nízké, že v zásadě nemůže dojít k poškození zvukové karty.

Zvuková karta umí zpracovat jen střídavý signál. Díky oddělovacímu kondenzátoru za vstupem zvukové karty nemůžeme bez její úpravy pracovat se stejnosměrným napětím. Můžeme tedy na vstup zvukové karty přivést střídavý signál, který má libovolný průběh (sinus, obdélník, pila, aj.).

K provedení SCLPX experimentů je využito přechodového jevu, který vzniká na výstupu solárního článku při přerušení laserového paprsku např. kyvadlem, padajícím hřebenem, apod. Typický signál po průchodu závěsu kyvadla laserovým paprskem můžete vidět na následujícím obrázku (obdobný signál získáme např. průchodem hřebenu apod.):

Obr. 1 Náhled signálu na výstupu ze solárního článku

Experimenty pro SŠ
Všechny experimenty zde uvedené jsou vyzkoušené a ověřené. Některé si vyžádají větší čas na přípravu, ale většina je proveditelná jednoduchým způsobem.

V jednotlivých sekcích, členěných do ročníků klasického gymnázia, je uveden přehled experimentů, který se vztahuje k danému ročníku a postupně u každého experimentu bude zveřejněn postup práce a laboratorní protokol ve formátu .docx a ve formátu PDF. Případné dotazy směrujte na mail uvedený v Kontaktu.

Experimenty pro ZŠ
V jednodušším provedení lze většinu experimentů realizovat i na druhém stupni ZŠ. Já jsem poprvé testoval tyto experimenty se třídou 2. C, což odpovídá 9. ročníku, a z vlastní zkušenosti mohu konstatovat, že práce žáky bavila a přiměřeně rozuměli a zvládali provést většinu experimentů.