home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Kids Cube / 7_Science.iso / pendulum / manual.doc < prev    next >
Text File  |  1994-01-02  |  20KB  |  435 lines

  1.                    ***** U S E R   M A N U A L *****
  2.  
  3.  
  4.  
  5.                <**  P E N D U L U M  **>
  6.                  IBM PC Version 3.01
  7.  
  8.                 A "TRY BEFORE YOU BUY"
  9.                   SHAREWARE program
  10.  
  11.                To register send $23 to:
  12.  
  13.                Peter Thieberger
  14.                SCIENCE FUN
  15.                15 Seeley St.
  16.                Brookhaven, NY 11719
  17.  
  18.  
  19.  
  20.     Peter Thieberger is a member of the Association of Shareware
  21.     Professionals (ASP).  ASP wants to make sure that the shareware
  22.     principle works for you. If you are unable to resolve a
  23.     shareware-related problem with an ASP member by contacting the member
  24.     directly, ASP may be able to help. The ASP Ombudsman can help you
  25.     resolve a dispute or problem with an ASP member, but does not provide
  26.     technical support for members' products.  Please write to the ASP
  27.     Ombudsman at 545 Grover Road, Muskegon, MI 49442 or send a CompuServe
  28.     message via CompuServe Mail to ASP Ombudsman 70007,3536.
  29.  
  30.  
  31. ************************************************************************
  32.  
  33. Please note:
  34.  
  35. This is an abbreviated manual. When you order your registered copy of 
  36. PENDULUM, you will receive a disk with the latest version of the program
  37. and a printed manual containing much additional information, an easy
  38. derivation of the pendulum formula, a section on computer simulations, and
  39. an Instructor's Guide.
  40.  
  41.  
  42. The Instructor's Guide contains sections on the following subjects:
  43.  
  44.  
  45. 1) Teaching with PENDULUM.
  46.  
  47. 2) HELP SCREENS: Possible modifications or creation of new ones. 
  48.  
  49. 3) Additional problems, questions and assignments.
  50.  
  51. 4) A lesson on computer simulations.
  52.  
  53. Other registration benefits include free assistance for two months and
  54. future upgrade opportunities.
  55. INTRODUCTION
  56.  
  57. The pendulum is one of the simplest, best known, and most used
  58. mechanical devices. Understanding in detail how it works and why it
  59. behaves the way it does will be an important step in your understanding
  60. of more complicated systems. In learning about the pendulum you will
  61. also start to appreciate the need for more advanced mathematical tools
  62. to describe such systems.
  63.  
  64. With this program you will be able to create and modify computer
  65. simulated pendulums, you will move their suspension points and see how
  66. they react. You will measure the length and the oscillation periods and
  67. compare your results with calculations. You will actually perform
  68. computer "experiments" but it is very important that you also perform
  69. experiments with real pendulums to acquire a good feeling for mechanical
  70. systems and for experimental methods. For example, airline pilots use
  71. computer simulations for an important part of their training, but that is
  72. (hopefully) not all they do. 
  73.  
  74. One thing computer simulations allow you to do is to create conditions
  75. which you couldn't easily achieve in reality. For instance, this program
  76. allows you to change the gravitational acceleration g and therefore you
  77. can see what a pendulum would do on the moon without the need for space
  78. travel. You can even find out what would happen if g could become
  79. negative! Other aspects which are not so easy to study with a real
  80. pendulum are the behavior for very large oscillation amplitudes or for
  81. cases when the friction is very large or very small etc. These "extreme"
  82. conditions are not only fun to observe, but they often give you a better
  83. understanding of what is going on under more "normal" circumstances.
  84. Other computer based simulations such as the above mentioned flight
  85. simulators are also used to create extreme conditions which one
  86. couldn't, or wouldn't want to create in reality. 
  87.  
  88. There is a section of this program showing a moving pendulum with
  89. attached force and acceleration vectors which is a big improvement over
  90. the static diagrams you find in books. You will also see a dynamic
  91. graphical representation of position, velocity and acceleration plotted
  92. as functions of time and you can stop the action at any instant and read
  93. all the values. Carefully examine these moving diagrams and graphs to
  94. gain a better understanding of how and why the pendulum moves as it
  95. does. 
  96.  
  97. Finally, the program contains problem generators and assignments in
  98. which all the numerical values are changed for each run. You will solve
  99. interesting problems requiring measurements and calculations and you
  100. will see examples of how pendulums can be put to good use. You will
  101. enter your answers and the computer will tell you whether they are right
  102. or wrong.
  103.  
  104.  
  105.  
  106. HOW TO GET STARTED
  107.  
  108.  
  109. I will first show you the easiest and fastest way to run the program
  110. directly from the floppy disk. If you also have a hard disk you may
  111. later want to use it instead. In Appendix A you can find instructions on
  112. a couple of different ways to copy the necessary files to the hard disk.
  113.  
  114. It is in general a good idea to make a back-up copy of your floppy disk
  115. especially if you plan to run the program repeatedly from that disk.
  116. Please see Appendix B for instructions on how to make copies of this
  117. program for back-up purposes of for distribution to other users. This is
  118. a shareware software product, and we rely on users to order their own,
  119. registered, copies should they find the program interesting and useful.
  120.  
  121. Now do the following:
  122.  
  123. 1)   Insert the floppy disk in the floppy disk drive which we will     
  124.      assume is drive "A" and close the door or lever. (If the floppy   
  125.      disk drive you are using is "B" instead, then change all the "A"s 
  126.      to "B"s in these instructions.)
  127.  
  128. 2)   If there is any program running on your computer, terminate it by 
  129.      using the command(s) appropriate for exiting or ending that       
  130.      program.
  131.  
  132. 3)   If the computer has more than one disk drive, type  a:  followed by 
  133.      pressing the "ENTER" key. In what follows we will symbolize the   
  134.      pressing of "ENTER" by the symbol <- ; so we will simply say: type 
  135.      a:<- . If you don't know whether there is more than one drive type 
  136.      a:<-  anyway to ensure that  A  be the active drive.
  137.  
  138. 4)   Now type  PENDULUM <- and, the program will start in a few seconds
  139.      with a nice display on the screen. This display will disappear by
  140.      itself and you will see the main menu. If you want to reach the main
  141.      menu sooner, all you have to do is to press any key and the menu will
  142.      appear almost immediately. 
  143.  
  144.  
  145. HOW TO "NAVIGATE" THROUGH THE PROGRAM
  146.  
  147. This program, like most other computer programs consists of several
  148. different sections and you will see different screen displays in
  149. accordance to which section is active at the time. The MENU is the  
  150. origin for selecting the various available sections. This is where 
  151. the program starts and you can always go back to the MENU to make another 
  152. selection. The MENU screen display looks as follows for this program:
  153.  
  154.  
  155.  
  156. *****************************************************************      
  157.               <<<<<<  P E N D U L U M  >>>>>>
  158.                                                      
  159.          ╔═════════════════════════════════════════╗ 
  160.          ║ *        E X P E R I M E N T          * ║
  161.          ║ *          A N A L Y S I S            * ║
  162.          ║ *   P R O B L E M S   L E V E L   1   * ║
  163.          ║ *   P R O B L E M S   L E V E L   2   * ║
  164.          ║ *          P R A C T I C E            * ║
  165.          ║ *     L O S T   I N   S P A C E       * ║
  166.          ║ *      S H O R T   R U N W A Y        * ║
  167.          ║ *       M O O N   E S C A P E         * ║
  168.          ║ *              Q U I T                * ║
  169.          ╚═════════════════════════════════════════╝
  170.          
  171.          To select, use the arrow keys and then press
  172.       <ENTER> or press one of the highlighted characters  
  173.  
  174. *****************************************************************
  175.  
  176. The labels you see inside of the above rectangle are the different
  177. available options. To select one of them you can use one of two methods:
  178.  
  179.  
  180. a)   Use the up or down arrow keys to position the horizontal bar      
  181.      on the item you want, and then press the <ENTER> key.
  182.  
  183.                             or
  184.  
  185. b)   Press the key indicated by the highlighted letter contained        
  186.      in each of the labels.
  187.  
  188.  
  189. At the bottom of each of the screens selected from the main menu you
  190. will find abbreviated instructions to remind you of which keys to use.
  191. Those  abbreviated instructions which are not totally self explanatory
  192. are described below for the different sections:
  193.  
  194.  
  195. a) EXPERIMENT Section
  196.  
  197. INSTRUCTION       MEANING
  198.  
  199.  
  200. F3,4:L=0.9m       Use the function key F3 to decrement, and F4 to      
  201.                   increment the length L of the pendulum. As long as you 
  202.                   keep one of these keys depressed the value of L will 
  203.                   continue changing until a maximum or minimum value is 
  204.                   reached.The value of L is  0.9 meters  in this       
  205.                   example.
  206.  
  207. F5,6:g=9.8m/s^2   Use the function key F5 to decrement, and F6 to      
  208.                   increment the gravitational acceleration g. The value 
  209.                   of g is 9.8 meters per second squared.
  210. F7,8:friction=10  Use the function key F7 to decrement, and F8 to      
  211.                   increment the friction at the suspension point of the 
  212.                   pendulum. The present value of the friction, in      
  213.                   arbitrary units, is 10.
  214.  
  215. F9:timer          Pressing the F9 function key will start the timer and 
  216.                   you will see the word TIMING displayed at the top    
  217.                   right corner of the screen. Pressing F9 again will   
  218.                   stop the timer and you will see the elapsed time in  
  219.                   seconds at the top right corner. Pressing F9 once more 
  220.                   will reset the timer to 0.0s.
  221.  
  222.  
  223. b) ANALYSIS Section
  224.  
  225.  
  226. INSTRUCTION       MEANING
  227.  
  228. F2:mass      ─┐
  229.               │
  230. F3:amp.       │   These instructions mean that each of the
  231.               │   listed quantities can be switched back and           
  232. F4:length     │>  forth between two preset values by using the 
  233.               │   corresponding function key  (amp. stands for         
  234. F5:g          │   amplitude and g for gravity). The friction           
  235.               │   is turned on and off by pressing F6.
  236. F6:friction   │
  237.              ─┘
  238.  
  239. F7:stop           Pressing F7  stops the action and displays the       
  240.                   instantaneous value of several variables in the lower 
  241.                   right part of the screen.
  242.  
  243.  
  244.  
  245. c) PROBLEMS (levels 1 and 2)
  246.  
  247.  
  248. INSTRUCTION         MEANING
  249.  
  250. F1:help             The upper right section of the screen will show a  
  251.                     list of symbols and their meanings for the variables 
  252.                     used in this problem. Pressing F1 again will restore 
  253.                     the graphic normally seen in that section of the   
  254.                     screen. 
  255.  
  256. F4:hint             The upper right section of the screen will show an 
  257.                     equation that can be used for solving the question 
  258.                     being asked. Using a hint will result in a slight  
  259.                     reduction of the final score.
  260.  
  261. F8:mode             Used to toggle between the "normal" mode where     
  262.                     questions are asked in a random order, and "easy"  
  263.                     mode where questions are sequenced so as to provide 
  264.                     the required values for each subsequent step.
  265. d) ASSIGNMENTS
  266.  
  267. These are the 5th through 8th options of the menu. They are called
  268. PRACTICE, LOST IN SPACE, SHORT RUNWAY, and MOON ESCAPE. In each case a
  269. short description of the assignment is given at the very top of the
  270. screen. The use of the function keys, mentioned at the bottom of the
  271. screens are the following: 
  272.  
  273.  
  274. INSTRUCTION         MEANING
  275.  
  276. F1:HELP             This command will lead to one or more screens      
  277.                     containing detailed descriptions of the            
  278.                     assignments as well as instructions and            
  279.                     suggestions.
  280.  
  281. F2:enter your 
  282.    answer           A screen will be shown with the questions asked by 
  283.                     this assignment. Make this selection after you have 
  284.                     worked out your answers. You can always come back to 
  285.                     the main screen and repeat the assignment, but each 
  286.                     time you do, the numeric values of the problem will 
  287.                     have changed.
  288.  
  289. F7,8:friction=10    Use the function key F7 to decrement, and F8 to    
  290.                     increment the friction at the suspension point of  
  291.                     the pendulum. The present value of the friction in 
  292.                     arbitrary units is 10. Use this feature for stopping 
  293.                     the pendulum when you must measure its length, or to 
  294.                     reduce the amplitude before measuring the period.
  295.  
  296. F9:timer            Pressing the F9 function key will start the timer  
  297.                     and you will see the word TIMING displayed at the  
  298.                     top right corner of the screen. Pressing F9 again  
  299.                     will stop the timer and you will see the elapsed   
  300.                     time in seconds at the top right corner. Pressing F9 
  301.                     once more will reset the timer to 0.0s.
  302.  
  303.  
  304.  
  305. RUNNING THE PROGRAM WITH OR WITHOUT A MOUSE
  306.  
  307. You will be able to move the suspension point of the pendulum in all the
  308. sections of this program except in the "ANALYSIS" and the "PROBLEM"
  309. sections.
  310.  
  311. If your computer has a "mouse" as a pointing device the program will use
  312. it to let you move the suspension point to any position on the screen
  313. and to initiate the oscillations. It is a real advantage to have a mouse
  314. for running this program because you can actually control the pendulum
  315. with motions of your hand. This gives you a realistic sensation of how
  316. the pendulum reacts.
  317. If your computer doesn't have a mouse the program will automatically
  318. allow you to use the arrow keys to move the pendulum suspension point.
  319. You will get an accelerating motion of the suspension as long as you
  320. press the arrow key, and a sudden stop  when you release it. This will
  321. of course cause the pendulum to oscillate when the motion is horizontal.
  322. For easier adjustment of the oscillation amplitude you can also press
  323. the space bar to stimulate the oscillations.
  324.  
  325.  
  326.  
  327. APPENDIX A
  328.  
  329. HOW TO INSTALL THE PROGRAM ON THE HARD DISK
  330.  
  331.  
  332. If your computer has a hard disk you can make a directory for the
  333. PENDULUM program and copy all the files from the floppy disk to that
  334. directory. From then on all you need to do each time you want to run the
  335. program, is to change to that directory and to type PENDULUM <- . 
  336.  
  337. An easier and better procedure for installing the PENDULUM files is by
  338. using the INSTALL  program  which is on your floppy disk. This procedure
  339. is described in detail below:
  340.  
  341. 1)   If there is any program running on your computer, terminate it by 
  342.      using the command(s) appropriate for exiting or ending that       
  343.      program.
  344.  
  345. 2)   Insert the PENDULUM floppy disk in the floppy disk drive which we 
  346.      will assume is drive "A" and close the door or lever. (If the     
  347.      floppy disk drive you are using is "B" instead, then change all the 
  348.      "A"s to "B"s in these instructions.)
  349.  
  350. 3)   Now, type  A:  followed by pressing the "ENTER" key to ensure that 
  351.      the appropriate disk is active.  (In what follows we will symbolize 
  352.      the pressing of "ENTER" by the symbol <- ; so we will simply say: 
  353.      type  A:<- ).  
  354.  
  355. 4)   Now type  INSTALL <-  and the "INSTALL" program will start by     
  356.      asking you for a directory name to use on your hard disk. If      
  357.      you don't answer this question and just press  <- , then the      
  358.      directory   C:\PENDULUM   will be created and used. If C:\PENDULUM 
  359.      already exists and contains old files, the program will request   
  360.      your permission to delete the old files. If you don't want to use 
  361.      C:\PENDULUM, or if your hard disk is  D  instead of  C, then enter 
  362.      any other valid directory name such as  D:\PEND <- . You can also 
  363.      use subdirectories. If for instance C:\PHYSICS already exists, you 
  364.      can enter  C:\PHYSICS\PENDULUM <-  to store your files in a       
  365.      subdirectory of PHYSICS called PENDULUM. 
  366.  
  367. 5)   After a short while, you will see a message on the screen telling 
  368.      you that the installation is complete, and you will be asked, at  
  369.      the bottom of the screen, if you want to run the program now. If  
  370.      you answer  y  (for yes) the program will be loaded and run from  
  371.      the hard disk.
  372. 6)   From now on you will not need the floppy disk and all you need to 
  373.      do to run the program is to choose the directory where the PENDULUM 
  374.      files are, and then type  PENDULUM <- . For example, if the       
  375.      directory is  C:\PENDULUM ,  you first type   C:<-   to ensure that 
  376.      the C is the active drive, then you type   cd \PENDULUM <-   to   
  377.      choose that directory and finally type   PENDULUM <-  to start the 
  378.      program.
  379.  
  380. APPENDIX B
  381.  
  382. HOW TO GET A REGISTERED COPY AND HOW TO DISTRIBUTE THE PROGRAM
  383.  
  384. If the copy of PENDULUM you have is not registered, we would like you to
  385. try it and to see if you find it interesting and useful. If you do, I
  386. hope you will use the easy ordering instructions you are offered when
  387. running the program. For a very modest price, you will receive the
  388. latest version of the program and a more extensive printed manual,
  389. containing additional explanations and an INSTRUCTOR'S GUIDE. You will
  390. also be informed about future upgrades and about our new educational
  391. programs. Finally, purchasing the program, you will contribute to
  392. further software developments and to making the "shareware" system work.
  393.  
  394. You are welcome to make back up copies of PENDULUM for yourself and also
  395. to distribute copies as widely as you like, whether your copy is
  396. registered or not. The copies you distribute for use on other computers
  397. must contain all the files and be identical to the original you
  398. received, or they will not run on other machines. Copies of a
  399. registered version of PENDULUM will automatically become unregistered
  400. when run on a different computer. We will consider two cases for making
  401. copies. The first one is for systems having at least two disk drives and
  402. the second one is for systems having only one. 
  403.  
  404.  
  405. Case 1: SYSTEMS WITH TWO DISK DRIVES
  406.  
  407. If you have a hard disk on which you installed the PENDULUM files (see
  408. appendix A), or if you have two floppy disk drives then the easiest way
  409. for making copies is to use the INSTALL program. In either case use the
  410. DOS cd command to change directory to the one containing the PENDULUM
  411. files, and then type   INSTALL <-  . When asked for the destination
  412. directory type either   a:<-   or b:<-   depending on where you want the
  413. copy to be generated. Whichever drive you choose must of course contain
  414. a blank, and previously formatted floppy disk.
  415.  
  416.  
  417. Case 2: SYSTEMS WITH ONLY ONE DISK DRIVE
  418.  
  419. 1)   Terminate any program that may be running and then type:          
  420.      diskcopy a: b:<- .
  421. 2)   Now follow the instructions which you will see on the screen. When 
  422.      the computer instructs you to insert the "source" disk it means the 
  423.      disk from which you are copying; namely in this case the original 
  424.      PENDULUM disk. When you are instructed to insert the "target" disk 
  425.      it means an empty disk on which the copy will be written. (This   
  426.      empty disk does not need to be previously formatted).
  427. 3)   You may be instructed to swap diskettes several times depending on 
  428.      the size of the memory. When finished, the computer will prompt you 
  429.      with the following message:      
  430.  
  431.                     Copy another diskette (Y/N)?
  432.  
  433.      Type N (for NO) to terminate the procedure or Y (for YES) if you  
  434.      want to make more copies. 
  435.