ثبت داده در نرم افزار

برای ثبت داده و کشیدن نمودار از نرم افزارهای مختلفی می توان استفاده کرد. Excel ساده ترین آن هاست. با نصب Microsoft Office، این نرم افزار همراه با نرم افزار های دیگری مانند Word و PowerPoint روی رایانه نصب می شود. 

مثالِ آزمایشِ ریختن عسل از قاشق را در نظر بگیرید. می خواهیم قطر حلقه (d) را بر حسب ارتفاع قاشق (h) اندازه گیری کنیم. 

ابتدا مجموعه ی حالات را در یک صفحه اکسل می نویسیم. در تصویر زیر، مقدار هر پارامتر در «حالت مبنا» با رنگ زرد مشخص شده است. در صفحه ی اول اکسل، تمامی متغیرها (پارامترها) و مقادیر مختلف آن ها (حالات مختلف) نوشته می شود. در صفحات جداگانه نتیجه ی اندازه گیری های هر متغیر نوشته می شود.

برای تغییر نام صفحات در اکسل، در پایین صفحه، با دوبار کلیک روی عبارت Sheet1، آن را به عبارت دلخواه خود تغییر نام دهید:

اینکه چه مقادیری را به عنوان حالت مبنا در نظر بگیریم، با آزمایش های اولیه مشخص می گردد. لازم نیست حالت مبنا، حالتی ایده آل باشد، اما بایستی در آن حالت، پدیده ی مورد انتظار به درستی اتفاق بیفتد. بعضی مواقع راحت تر است که حالت مبنا را متناسب با شرایط انتخاب کنبم. مثلا در مورد دمای محیط، راحت تر است که حالت مبنا 27 درجه سانتیگراد (معادل 300 درجه کلوین) باشد (البته به شرطی که پدیده در این دما به درستی اتفاق بیفتد). این دما تقریبا همان دمای معمولی اتاق است. این کار باعث میشود که حین تغییر متغیرهای دیگر، دردسر کمتری داشته باشیم.

اینکه در تغییر مقدار متغیرها، چقدر از حالت مبنا دور شویم نیز در آزمایش های اولیه مشخص می شود. بهتر است آنقدر از حالت مبنا دور شویم که پدیده دیگر رخ ندهد (یا به صورت ضعیف رخ بدهد) . البته برای همه ی متغیرها چنین چیزی امکان پذیر نیست. مثلا در آزمایش ریختن عسل، اگر ارتفاع را زیاد کنیم، باز هم پدیده رخ می دهد، اما در ارتفاع های خیلی کم ممکن است پدیده رخ ندهد. بنابراین می دانیم تا چه حدی از حالت مبنا پایین تر برویم اما با بالاتر رفتن از حالت مبنا، ممکن است به حد خاصی نرسیم. در این مواقع با مشورت مربی خود تصمیم بگیرید که چقدر از حالت مبنا بالاتر بروید.

تمرین: بگویید با توجه به تصویر اکسل بالا، چند حالت مختلف بایستی آزمایش شود؟ (نکته: بعضی حالات تکراری هستند و نیازی به آزمایش مجدد آن ها نیست)

تغییر متغیر (آزمایش برای حالت های مختلف)

برای اندازه گیری یک متغیر نیاز است چندین بار آزمایش با شرایط یکسان تکرار شود تا مطمئن شویم که مقدار به دست آمده، معتبر است. جدول زیر نتیجه یک اندازه گیری نوعی را برای تنها یک حالت از متغیر (پارامتر) نشان می دهد که 6 بار تکرار شده است. 

ستون اول مقادیر x (متغیر) را نشان می دهد و ستون دوم مقادیر y (تابع) را نشان می دهد. منظور از متغیر (پارامتر)، چیزی است که ما می توانیم آن را به عنوان عامل اثرگذار تعیین کنیم و منظور از تابع، مقادیری است که از آزمایش به دست می آید. 

مثلاً در آزمایش ریختن عسل از قاشق، ما ارتفاع قاشق از ظرف (h) را به عنوان متغیرِ (پارامترِ) x، تعیین می کنیم و قطر حلقه های عسل در ظرف (d) را به عنوان تابعی(y) از ارتفاع اندازه گیری می نماییم. 

توجه: در نرم افزار اکسل، اعداد را بدون ذکر خطای اندازه گیری وارد می کنیم. خطای اندازه گیری در انتهای محاسبات بررسی می شود. 

همانگونه که مشخص است به دلیل وجود خطای تصادفی، مقادیر اندازه گیری شده یکسان نیستند. برای گزارش این حالت از متغیر، بایستی از مقادیر اندازه گیری شده میانگین گیری کنیم و برای به دست آوردن خطا، مقدار انحراف از معیار (Standard Deviation) را محاسبه نماییم. 

در نرم افزار Excel این دو عمل را می توان به سادگی با دستورهای ()AVERAGE= و ()STDEV= انجام داد. (در پرانتزِ روبروی هر دستور، محدوده‌ی اِعمال دستور را بنویسید) 

این عمل را برای مقادیر y (ستون B) نیز تکرار می کنیم. 

حال نوبت آن رسیده است که در مورد خطا تصمیم گیری کنیم. یعنی مقدار خطاهای تصادفی به دست آمده را یکی یکی با خطای اندازه گیری مقایسه کرده و در صورتی که از خطای اندازه گیری کوچک تر بودند، به صورت دستی، خطای اندازه گیری را به جای خطای تصادفی وارد می کنیم. 

تمام این مراحل برای یک حالت از متغیر مورد آزمایش انجام شده است. برای بررسی اثر آن متغیر (پارامتر) به صورت کامل، بایستی برای تمامی حالات مورد نظر، این فرآیند تکرار شود!

تصویر زیر نتیجه ی بررسی کامل متغیر (پارامتر) مورد نظر را برای 5 حالت مختلف از آن متغیر نشان می دهد (عرض هر ستون را برای سادگی کوچک کرده ایم) و بدین صورت یک پارامتر به طور کامل بررسی شده است.