Wussten Sie, dass Ihr Telefon, besonders wenn es ein aktuelles Modell ist, vollgepackt ist mit kleine Instrumente können Sie tatsächlich einige grundlegende Experimente durchführen?
Viele dieser winzigen Instrumente werden von der Basissoftware des Telefons und Apps von Drittanbietern verwendet, um als Datensammler zu fungieren, um einige seiner Funktionen wie GPS usw. zu unterstützen.
Die meisten können jetzt zum Beispiel zum Messen verwendet werden:-
- Beschleunigung;
- Magnetfelder;
- Ton;
- Geolokalität und;
- Manche können sogar den atmosphärischen Druck messen.
Ist das nicht interessant, wenn auch vielleicht ein bisschen beunruhigend?
Natürlich benötigen Sie auch einige Spezialanwendungen, um das innere wissenschaftliche Potenzial Ihres Telefons zu „entsperren“. Ein großartiges Beispiel für eine solche App heißt Phyphox.
Diese Anwendung wurde entwickelt von 2. Physikalisches Institut der RWTH Aachen und wurde entwickelt von Dr. Sebastian Stacks Entwicklung und Konzept, Professor Christoph Stampfer Konzept, Frank Posthoff Design und Camilla Lummerzheim und Jomes Gessner Programmierung.
Es kann kostenlos heruntergeladen werden und ist auch plattformübergreifend - das ist also praktisch. Sie haben auch eine große Auswahl an wissenschaftlichen DIY-Experimenten auf ihrer YouTube-Kanal und wir werden einige davon und andere auswählen, um sie unten zu beschreiben.
Alle mit dieser App aufgezeichneten Daten können als Screenshots geteilt, aus der Ferne abgerufen oder die Daten in einer Vielzahl von Formaten von Excel in CSV-Dateien exportiert werden - was ziemlich praktisch ist.
Wenn Ihrem Telefon jedoch einige Geräte fehlen wie ein Barometer, werden einige der Experimente / Funktionen ausgegraut.
Es gibt noch andere Datenerfassungs-/Wissenschafts-Apps wie Googles Science Journal App, aber dieser Artikel konzentriert sich auf die von Phyphox bereitgestellten.
Experiment #1 - Messung der Dauer des freien Falls
Mit diesem interessanten Experiment können Sie die Dauer eines freien Falls mit Ihrem bescheidenen Smartphone messen.
Wenn Sie die App heruntergeladen haben, erfordert dieses Experiment die Verwendung der Funktion "Akustische Stoppuhr". Dieses Experiment misst die Zeit zwischen zwei lauten akustischen Ereignissen.
Sie müssen einige Parameter eingeben, bevor Sie beginnen. Stellen Sie in erster Linie den Schwellenwert ein, um ein Triggergeräusch zu optimieren, das lauter ist als die Umgebungsgeräusche.
Dies erfordert einige Versuche und Irrtümer, wie Sie sich vorstellen können, also ändern Sie den Wert so lange, bis das Umgebungsgeräusch die Stoppuhr nicht auslöst.
Es gibt noch einen weiteren Parameter zum Einstellen - die minimale Verzögerung. Da jedes Geräusch dazu neigt, eine Dauer zu haben, verhindert dies, dass das gleiche "Schallereignis" den Timer mehrmals stoppt und startet und Ihr Experiment verdirbt.
Wie Sie sich vorstellen können, muss die Verzögerung immer kleiner sein als die gesamte Freifallzeit.
Ein einfaches Setup wäre ein Gegenstand zum Fallenlassen, ein Lineal am besten Metall und ein weiterer langer Gegenstand wie ein Stift. Jetzt balancieren Sie das Lineal und den Gegenstand über die Kante einer ebenen Fläche wie einem Tisch.
Bei aktivierter akustischer Stoppuhr schlagen Sie das Lineal an der Kante an, so dass das Objekt vom Lineal fällt und auf den Boden fällt. Die Stoppuhr sollte auslösen, wenn das Lineal durch den Aufprall klingelt wenn Metall und stoppen, wenn das Mikrofon Ihres Telefonserkennt den Aufprall des Objekts auf dem Boden.
Natürlich wird dies in einer lauteren Umgebung nicht gut funktionieren, sodass Sie mit 'größeren' und 'besseren' Geräten experimentieren können. Sie können beispielsweise einen Ballon in einem Metallreifen an einer Stange gehalten verwenden, um das Gewicht aufzuhängen unddarunter ein Metallziel haben.
Das Platzen des Ballons dient als anfänglicher Auslöser und das Objekt, das auf die Metallplatte auf dem Boden trifft, sollte genug Geräusch erzeugen, damit die Stoppuhr in lauteren Umgebungen wie etwa in einem Klassenzimmer erkennen kann.
Durch mehrmaliges Wiederholen in verschiedenen Höhen sollte die Zeit die Quadratwurzel aus 2 mal der Fallhöhe dividiert durch die Erdbeschleunigung von sein.9.81 m/s2.
Probiere es aus!
Experiment #2 - Messen Sie die Länge eines Pendels vom Drehpunkt bis zum Schwerpunkt
Hier ist ein weiteres lustiges Experiment mit Ihrem Telefon, das Sie ganz einfach zu Hause durchführen können. Stellen Sie noch einmal sicher, dass Sie die App geöffnet haben und suchen Sie sich eine Schnur.
Dann öffnen Sie die Phyphox-App oder eine Alternative und suchen Sie das Pendelexperiment aus dem Menü. Bevor Sie Ihr Telefon herumschwingen, als ob es niemanden angeht, müssen Sie zuerst einige Vorbereitungen treffen.
Im Menü der Pendel-App müssen Sie oben auf die Registerkarte Länge tippen. Sie müssen dann im Menü das Kästchen "Zeitgesteuerter Lauf" auswählen. Jetzt müssen Sie die Startverzögerung als einstellen setsowie Versuchsdauer.
Für beste Ergebnisse sollten Sie diese auf setzen3 und 10 Sekunden bzw. Dies bedeutet, dass die App wartet3 Sekunden vor dem Laufen und schaltet sich automatisch aus 10 Sekunden danach.
Nun zum Spaß. Befestigen Sie eine Schnur an Ihrem Telefon, drücken Sie Start und stellen Sie Ihr Telefonpendel auf "schwingen". Wenn das Experiment gut gelaufen ist, sollte die App die Länge der Schnur des Pendels von einem Drehpunkt aus bestimmt habenzum Massenmittelpunkt des Telefons.
Um zu verhindern, dass das Telefon während des Experiments schwingt, können Sie eine einfache Halterung aus einem Toilettenpapierrohr bauen oder eine eigene Lösung entwickeln.
Experiment #3 - Verwenden Sie ein magnetisches Lineal, um die Geschwindigkeit der Dinge zu messen
Dies ist ein weiteres cooles Experiment, das Sie mit Ihrem Telefon und natürlich der Datenerfassungs-App durchführen können. Dafür benötigen Sie wiederum die Phyphox-Anwendung oder eine gleichwertige und ein paar Magnete.
Entscheiden Sie, wovon Sie die Geschwindigkeit messen möchten, aber es muss etwas groß genug sein, um das Telefon zu tragen. Platzieren Sie dann die Magnete in regelmäßigen Abständen in regelmäßigen Abständen entlang des Pfades - natürlich nicht zu nah beieinander.
Auch darauf achten, dass die Magnete alle mit der gleichen Polarität ausgerichtet sind.
Ihre Wahl der Magnete hängt vollständig von der Einrichtung Ihres Experiments und der Länge des Abstands zwischen den Magneten und Ihrem Telefon ab. Zum Beispiel, wenn Sie ein Zugset mit einer Höhe von Magnet zu Telefon verwenden möchten7 cm kleine Seltenerdmetalle sollten gut funktionieren.
Aber seien Sie gewarnt, dass sehr starke Magnete Ihr Telefon beschädigen können und werden, insbesondere seine Kompassfunktionen. Wenn dazwischen1 Mikro- bis 1 Milli-Tesla es sollte in Ordnung sein ja, es gibt auch eine App, um das zu messen.
Schnallen Sie jetzt Ihr Handy mit aktivierter Anwendung an und wählen Sie das Experiment "Magnetisches Lineal". Geben Sie nun Ihren vordefinierten Magnetabstand ein und los geht's.
Die App zählt die Anzahl der Magnete, die sie passiert, und misst gleichzeitig die Reisezeit.
Experiment #4 - Berechnen Sie die Geschwindigkeit eines rollenden Objekts
Mit diesem lustigen Telefonexperiment können Sie die Geschwindigkeit eines rollenden Objekts messen. Für dieses Experiment benötigen Sie neben der App ein zweites Gerät, um Daten aus der Ferne zu empfangen und anzuzeigen.
Sie benötigen auch eine Art Behälter, in dem Ihr Telefon beim Herumrollen untergebracht werden kann. Pappröhren sind ideal und Sie sollten versuchen, eine zu finden, die ungefähr die gleiche Breite wie Ihr Smartphone hat.
Das zweite Gerät, sei es ein Tablet, PC oder ein anderes Telefon, benötigt den aktuellsten Webbrowser, aber ansonsten muss es nicht allzu ausgefallen sein. Es muss auch auf dem gleichen seinNetzwerk als Ihr zukünftiger Smartphone-Rollsensor.
Nun bereiten Sie das Experiment vor. Wenn Sie Phyphox verwenden, öffnen Sie die App und wählen Sie das "Rolling Experiment" unter der Rubrik Mechanik. Sie werden aufgefordert, den Radius des Rohres oder eines anderen Rollgerätes einzugeben.
Messen Sie es und geben Sie das Ergebnis in die Anwendung ein. Sie müssen auch die Fernzugriffseinstellung im Hauptmenü aktivieren Menüsymbol oben rechts.
Sie erhalten eine URL, die Sie in den Webbrowser Ihres zweiten Geräts eingeben können. Legen Sie nun Ihr Smartphone mit der aktivierten App in die Walze und verwenden Sie etwas Polsterung, um sie so nah wie möglich in der Mitte zu verkeilen - natürlich nicht aufpassenzum Ausschalten/Schließen der App oder Ändern von Einstellungen - das Display bleibt durchgehend geöffnet.
Die App verwendet jetzt das integrierte Gyroskop Ihres Telefons, um die Tangentialgeschwindigkeit der Walzen zu berechnen und die Informationen auf dem Monitor Ihres zweiten Geräts zu teilen.
Spaß!
Experiment #5 - Verwandeln Sie Ihr Smartphone in ein SONAR-Gerät
Mit einer Datensammel-App wie Phyphox können Sie Ihr Telefon tatsächlich in ein rudimentäres verwandelnSONAR-Gerät. Mit der bereitgestellten Beispiel-App sendet sie über Ihren Lautsprecher eine Reihe von „Zwitschern“ und „hört“ über das Mikrofon des Telefons auf die Reflexion von einem Ziel.
Um kontrollierte Experimente durchzuführen, müssen Sie Ihr Telefon von allen anderen Richtungen außer der Zielrichtung isolieren, um zu versuchen, so viel 'Rauschen' wie möglich zu dämpfen. Schließlich empfängt das Telefon Signale aus allen Richtungen Wände, Decken undso ziemlich alles drumherum ohne irgendeine Form von Isolierung.
Sie können Schaumstoffabschnitte verwenden, um einen Behälter zu erstellen, in den das Telefon passt, und dann ein Ziel auswählen, um die Entfernung vom Telefon zu messen. Alles funktioniert, aber flache Metallgegenstände funktionieren normalerweise gut.
Wie bei früheren Experimenten können Sie das zweite Gerät verwenden, um die Informationen aus der Ferne zu empfangen und anzuzeigen, um den Zugriff zu erleichtern.
Wenn Ihr Isolierbehälter gebaut ist, aktivieren Sie die Anwendung und erhalten Sie 'SONAR'ing'. Möglicherweise möchten Sie auch ein Lineal oder ein Maßband einrichten, um die bereitgestellten Ergebnisse zu überprüfen.
Die Anwendung verwendet die Schallgeschwindigkeit, um die Entfernung aller empfangenen Reflexionen zu berechnen. Sie sollten eine deutliche Spitze bei der Entfernung des Zielobjekts sehen, z. B. 1 Meter weg.
Experiment #6 - Messung der Geschwindigkeit eines Aufzugs
Phyphox und andere Datenerfassungs-Apps können Ihnen ermöglichen, die Geschwindigkeit von zu messenein Aufzug - falls ihr euch das schon mal gefragt habt natürlich.
Wie Sie sich vorstellen können, brauchen Sie einen Aufzug, um dieses Experiment durchzuführen, aber darüber hinaus brauchen Sie nur Ihr Telefon und Ihre App in der Hand. Es gibt jedoch einen Haken.
Ihr Telefon muss mit einem Barometer ausgestattet sein. Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob Ihr Telefon über dieses integrierte Kit verfügt, werden Sie in Kürze von der App benachrichtigt, wenn Sie versuchen, das Experiment "Aufzug" imPhyphox-App-Menü.
Wenn du eine hastBarometerdann super. Um dieses Experiment durchzuführen, schalten Sie die App ein und wählen Sie das Aufzugsexperiment aus dem Menü.
Legen Sie dann Ihr Telefon auf die Etage des Aufzugs und wählen Sie dann die Etage aus, zu der Sie fahren möchten. Für beste Ergebnisse sollten Sie versuchen, mindestens drei Etagen zu fahren.
Die Anwendung zeichnet dann die Änderungen des atmosphärischen Drucks beim Auf- und Abfahren des Aufzugs im Aufzugsschacht auf. Mit barometrische FormelDie App kann die Fahrstrecke und die vertikale Geschwindigkeit bestimmen und die Beschleunigung des Aufzugs mit dem Beschleunigungsmesser Ihres Telefons aufzeichnen.
Sie können das Experiment für so ziemlich alles anpassen, das auch Ihr Telefon tragen kann. Wenn Sie eine ausreichend starke Drohne wie einen Quadcopter haben, können Sie das gleiche Experiment auf diesen Geräten durchführen.
Dafür möchten Sie natürlich die Daten wie oben auf einem zweiten Gerät aus der Ferne teilen.
Experiment #7 - Messen Sie die Schallgeschwindigkeit fast
Dies ist eines der einfacheren Experimente, die Sie auf Ihrem Smartphone durchführen können. Wie Sie erwarten, müssen Sie eine Datenaufzeichnungs-App wie Phyphox auf Ihrem Gerät installiert haben, bevor Sie dies durchführen.
Sie benötigen außerdem zwei Telefone mit derselben App, um das Experiment durchzuführen, und ein Maßband, um die beiden Telefone in einem bestimmten Abstand voneinander zu halten. Wie bei anderen akustisch basierten Experimenten auf der Liste müssen Sie damit herumfummelndie Schwellenwerte, um sicherzustellen, dass Umgebungsgeräusche unterdrückt werden.
Öffne die Apps auf beiden Telefonen mit den gleichen Einstellungen und platziere sie in einem festgelegten Abstand. Jetzt musst du nur noch direkt neben eines der Telefone klatschen.
Dann lassen Sie einen Kollegen oder gehen Sie ganz leise zwischen den beiden und klatschen Sie beim zweiten. Das erste Klatschen löst fast augenblicklich die Stoppuhr der App in Ihrer Nähe aus und das zweite Telefon etwas später.
Wenn Sie dann neben das zweite Telefon klatschen, stoppt die Stoppuhr sofort auf dem zweiten Telefon und nach einer kurzen Verzögerung auf dem zweiten, wenn der Ton zum anderen Telefon übertragen wird.
DerSchallgeschwindigkeit sollte dann mit folgender Formel 'leicht' zu finden sein:-
v = 2 xd / t
Wo:-
v = Schallgeschwindigkeit
d = Abstand zwischen Telefonen
Δt =Zeitverzögerungsdifferenz zwischen den beiden Telefonen ergibt sich.
Angesichts des relativ einfachen Setups werden Sie wahrscheinlich je nach Lufttemperatur und anderen Variablen unterschiedliche Ergebnisse erhalten. Der akzeptierte Wert für die Schallgeschwindigkeit sollte in der Nähe sein343 m/s bei 21 Grad Celsius Zu Ihrer Information.
Experiment #8 - Messen Sie die Rotationsrate eines Zappelspinners
Hier ist ein weiteres einfaches, aber unterhaltsames Experiment, das Sie mit Ihrem Telefon und natürlich der App durchführen können. Wenn Sie sich jemals über die Rotationsfrequenz von a gewundert haben zappelnder SpinnerJetzt haben Sie die Chance, es herauszufinden.
Alles was Sie brauchen ist ein Smartphone iOS oder Android mit einer installierten Datenerfassungs-App wie Phyphox und ein zappelnder Spinner natürlich. Um dieses Experiment durchzuführen, müssen wir einen Teil des Zappel-Spinners magnetisieren, damit das Magnetometer Ihres Telefons sein Magnetfeld erkennen kann.
Das hängt natürlich davon ab, ob dein Smartphone einen solchen Sensor eingebaut hat. Wenn nicht, hast du Pech.
Sie müssen einen Permanentmagneten nehmen und ihn an den Metallringen in einem der Arme reiben. Tun Sie dies einige Sekunden lang und es sollte ausreichen, um eine kleine magnetische Ladung zu erzeugen, die die App erkennen und messen kanndie Schleuderdrehzahl.
Aktivieren Sie jetzt die App und wählen Sie das Magnetometer-Experiment. Legen Sie los und beginnen Sie, den Zappelspinner langsam zu drehen, um sicherzustellen, dass er den magnetisierten Arm erkennt.
Wenn nicht, müssen Sie den Arm möglicherweise erneut magnetisieren. Sie sollten in der Lage sein, einen spürbaren Anstieg zu bemerken, wenn der magnetisierte Arm nahe am Telefon vorbeiführt.
Nun zum Spaß. Schließen Sie das Experiment und finden Sie das Magnetspektrum-Experiment unter der Überschrift "Tools" in Phyphox.
Starten Sie dieses Experiment, drehen Sie Ihren magnetisierten Spinner und sehen Sie zu, wie die App die berechnetFrequenz des Zappelspinners vor deinen Augen. Es sollte als auffälliger Gipfel erscheinen.
Experiment #9 - Baue und 'Geschwindigkeitstest' deines eigenen ballonbetriebenen Autos
Im Gegensatz zu anderen Experimenten auf dieser Liste benötigen Sie eine beträchtliche Menge an Materialien, um dieses Experiment durchzuführen. Möglicherweise haben Sie ein paar der notwendigen Gegenstände im Haus herumliegen, aber es kann notwendig sein, nur ein paar Dollar für Ihre lokale Hardware auszugebenGeschäft.
Welche Materialien Sie benötigen, hängt von Ihrem endgültigen Design von 'Auto' ab, aber im Allgemeinen benötigen Sie etwas wie das Folgende. Denken Sie daran, dass das Design stark genug sein muss, um das Gewicht Ihres Telefons tatsächlich zu tragen:-
- Etwas, um vier Räder zu bauen CDs, Kronkorken oder alles andere rundet es;
- Etwas zum Bauen der Achsen Holzspieße, Zahnstocher, Essstäbchen etc;
- Etwas, um das Chassis zu bilden Karton, Sperrholz-Plastikflaschen usw.;
- Ballons - offensichtlich;
- Klebeband und/oder Kleber, um alles zusammenzukleben;
- Strohhalme, mit denen Sie den Ballon aufblasen / die Entleerung des Ballons steuern können, um eine Schubrichtung zu erzeugen;
- Dinge zum Schneiden - Scheren usw. und;
- Sonst geht alles.
Es gibteine HerausforderungSie können hier teilnehmen, wenn Sie Ihr Design eingeben möchten aber es hat strenge Materialanforderungen. Sie können entweder folgen Anleitung wie diese um eines dieser Autos zu bauen oder ein eigenes zu entwickeln und zu experimentieren, um herauszufinden, welches die beste Beschleunigung bietet.
Für welches Design Sie sich auch entscheiden, Sie sollten die Leistung des endgültigen Fahrzeugs quantifizieren. Hier kommen Ihr Smartphone und Ihre App ins Spiel. Berücksichtigen Sie also die Größe und das Gewicht des Telefons in Ihrem Design.
Mit deinem eigenen Ballon-Auto gebaut, um zu sehen, wie schnell es gehen kann. Aktiviere deine App und finde die Beschleunigungsmesser-Funktion.
Starten Sie es, schnallen Sie Ihr Telefon an das Chassis falls Sie es noch nicht getan haben, blasen Sie Ihre Ballons auf und lassen Sie es los. Sie können herumspielen, bis Sie die Beschleunigung bis zu einer gewünschten Geschwindigkeit erreicht haben.
Experiment #10 – Bauen und testen Sie ein erdbebensicheres Modellbaufundament
Und zu guter Letzt ist ein Experiment, das Ihre Fähigkeiten im Bauingenieurwesen testet falls Sie welche haben. Dieses Experiment wird wieder den Beschleunigungsmesser Ihres Telefons nutzen, um das Beste zu bauen.effizientes Erdbebendämpfungssystem Sie können sich vorstellen.
Wie das Experiment über dem Material, hängt von Ihrem Design der Erdbebensicherheit ab, aber Sie werden Ihr Smartphone und Ihre App verwenden, um Daten über seine Leistung zu sammeln.
im Allgemeinen wirst du wahrscheinlich brauchen:-
- Eine Art Baumodell - Sie können einen einfachen Karton verwenden oder Ihre eigene aufwendige Alternative bauen
- Eine Basis zum Schütteln von Hand - ein großes Blatt Pappe ist normalerweise in Ordnung
- Materialien für Ihre Erdbebenfundamente - Stifte für Rollen, Federn, Gummibänder, Slinkies
- Klebematerialien zum Zusammenkleben - Klebeband, Kleber, Gummibänder usw.
- Dinge zum Schneiden - Schere usw.
Sobald Sie mit Ihrem zufrieden sinderdbebensicheres Design es ist Zeit, es zu testen. Öffnen Sie Ihre Datenerfassungs-App zB Phyphox, platzieren / befestigen Sie sie auf Ihrem Gebäude und erhalten Sie 'Erdbeben-simulieren' indem Sie den Kartonboden von einer Seite zur anderen bewegen.
Ihr Telefon greift dann auf die maximale und minimale Bewegung zu und liefert Ihnen Referenzdaten, anhand derer Sie Ihr Design verbessern können, um diese auf den geringstmöglichen Wert zu reduzieren.
Viel Glück!