المواضيع
الفيزياء والجغرافيا والرياضياتالهدف الرئيسي
هو تحديد موضع جهاز الاستقبال باستخدام قياس وقت التشغيل المأخوذ بواسطة أجهزة استقبال GPS.الأدوات المستخدمة
- أجهزة استقبال GPS (من الأفضل توفر ثلاثة أجهزة؛ ولكن يمكن أيضًا إجراء التجربة باستخدام جهاز واحد فقط)
- مرج أو حقل كبير مفتوح (من 50 إلى 100 متر في العرض والطول على الأقل)
- ساعة توقيت / ساعة مع مؤشر الثواني
- شريط قياس طويل إن وجد
المتطلبات المسبقة
-
معرفة أساسية حول كيفية استخدام جهاز GPS
الوقت اللازم
بالنسبة للتجربة، يجب جدولة درس مدته ساعتان لإتاحة الوقت للتحليل والمناقشة.
خطوات العمل
-
تقسيم طلاب الصف إلى مجموعات من خمسة طلاب. يتم تعيين دور لكل عضو في المجموعة. يعمل أحد
الأعضاء كجهاز استقبال ويتم منحه الساعة / ساعة التوقيت، ويعمل عضو آخر كمسجل وأما
الأعضاء الثلاثة الآخرون فيعملون كأجهزة إرسال (أقمار صناعية). يتم إعطاء كل من الطلاب الثلاثة الذين يعملون كجهاز إرسال جهاز GPS.
يجب أن تكون أجهزة GPS قادرة على تحديد الوقت بدقة لأقرب ثانية، بالإضافة إلى تحديد السرعة بدقة.
-
يتخذ طلاب أجهزة الإرسال مواقع مختلفة على المرج / الحقل، بعيدًا قدر الإمكان عن بعضهم
البعض. يتخذ طالب جهاز الاستقبال والطالب المسجل موقعًا في أي مكان يحلو لهما في الحقل. يتم
قياس المسافات بين أجهزة الإرسال الثلاثة وتسجيلها بواسطة المسجل. يجب أن يكون الطلاب قادرين
على تحديد موضع جهاز الاستقبال، باستخدام قياس وقت التشغيل. في البداية، يعطي الطالبان جهاز
الاستقبال والمسجل إشارة لأحد أجهزة الإرسال / القمر الصناعي (عن طريق التلويح أو الصراخ)
لبدء المشي. يقوم القمر الصناعي رقم 1 بحفظ وقت البدء المشار إليه على جهاز GPS الخاص به
في ذهنه ثم يمشي بسرعة ثابتة نحو موضع جهاز الاستقبال. عند وصوله، يأخذ المستقبل ملاحظة
بوقت الوصول باستخدام الساعة / المؤقت. يكتب المسجل وقت الوصول، بالإضافة إلى وقت البدء
والسرعة الموضحة على جهاز GPS. يتم تكرار نفس الإجراء مع جهاز الإرسال رقم 2 ورقم 3.
-
سيكون من الأفضل إجراء التجربة على ملعب كرة قدم حيث تكون مساحته (عادة 60 م × 100 م)
معروفًة فعلًا، حيث يقف طلاب أجهزة الإرسال في الزوايا. في حالة عدم وجود ملعب كرة قدم،
سيكون من الضروري قياس المسافات بين طلاب أجهزة الإرسال الثلاثة. يوصى أيضًا بأن يسير
طلاب أجهزة الإرسال بسرعة تتراوح من 2 إلى 7 كم / ساعة (اعتمادًا على جودة جهاز GPS)،
وذلك لتجنب القراءات الخاطئة للسرعة على جهاز GPS.
-
في أثناء إجراء الحسابات، يجب تقليص المسافات ورسمها لتناسب مقياس الرسم قدر الإمكان.
سجل نسبة مقياس الرسم.
بعدها قم بتحويل قراءات السرعة إلى م / ث. وأحسب وقت التشغيل بطرح وقت البدء من وقت الوصول.
بعد ذلك، يمكنك حساب المسافة التي قطعها كل طالب / جهاز إرسال من موضع البداية إلى موضع جهاز الاستقبال.
وأخيرا، ارسم دوائر بحيث تكون المسافات من نقطة البداية إلى جهاز الاستقبال نصف قطرها.
باستخدام طريقة التثليث المساحي، يجب أن تكون قادرًا على تحديد موضع جهاز الاستقبال.
- بعد اتباع الإجراءات المذكورة أعلاه، سيدرك الطلاب في البداية أن الدوائر التي رسموها لا تظهر نقطة تقاطع واضحة. من الممكن أن يكمن السبب في حدوث العديد من الأخطاء ولكن يرجع ذلك أساسًا إلى عدم تزامن الساعات. في هذه المرحلة، تجدر الإشارة إلى أن هذه المشكلة شائعة في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يمكن تقليل خطأ الوقت في التجربة، والذي ينعكس هنا كخطأ في المسافة، عن طريق تكرار قياس أوقات التشغيل مع ضبط الساعات بشكل متزامن. يمكن بعد ذلك تحسين الرسم باستخدام قياس أوقات التشغيل المصححة، وبعد ذلك يمكن تحديد موقع أدق لجهاز الاستقبال.
ورقة العمل للمرسل نسخة الويب أو تحميل الورقة للطباعة
ورقة العمل للمستقبل نسخة الويب أو تحميل الورقة للطباعة
ورقة العمل للمسجل نسخة الويب أو تحميل الورقة للطباعة
