جنرال لواء

10 تجارب علمية ممتعة يمكنك إجراؤها باستخدام هاتفك


هل تعلم أن هاتفك ، خاصة إذا كان طرازًا حديثًا ، مليء بالأدوات الصغيرة التي يمكنك استخدامها بالفعل لإجراء بعض التجارب الأساسية؟

يتم استخدام العديد من هذه الأدوات الصغيرة بواسطة البرامج الأساسية للهاتف وتطبيقات الجهات الخارجية ، للعمل كمجمعين للبيانات للمساعدة في بعض ميزاته ، مثل GPS وما إلى ذلك.

على سبيل المثال ، يمكن الآن استخدام معظمها لقياس: -

- التسريع؛

- المجالات المغناطيسية.

- صوت؛

- الموقع الجغرافي و ؛

- يمكن للبعض قياس الضغط الجوي.

أليس هذا مثيرًا للاهتمام ، ربما ، مقلقًا بعض الشيء؟

بالطبع ، ستحتاج أيضًا إلى بعض التطبيقات المتخصصة "لفتح" الإمكانات العلمية الداخلية لهاتفك. مثال رائع لمثل هذا التطبيق يسمى Phyphox.

تم تطوير هذا التطبيق من قبل المعهد الثاني للفيزياء في جامعة RWTH Aachen وتم تطويره من قبل الدكتور سيباستيان ستاكس (التطوير والمفهوم) والبروفيسور كريستوف ستامفر (المفهوم) وفرانك بوستهوف (التصميم) وكاميلا لوميرزهايم وجوميز جيسنر (البرمجة) .

إنه مجاني للتنزيل وهو أيضًا متعدد الأنظمة الأساسية - وهذا سهل الاستخدام. لديهم أيضًا مجموعة كبيرة من التجارب العلمية DIY على قناتهم على YouTube وسنختار عددًا قليلاً منها ، وغيرهم ، للوصف أدناه.

يمكن مشاركة أي وجميع البيانات المسجلة باستخدام هذا التطبيق كلقطات شاشة ، يمكن الوصول إليها عن بُعد أو يمكنك تصدير البيانات بتنسيقات متنوعة من ملفات Excel إلى ملفات CSV - وهو أمر مفيد جدًا.

ومع ذلك ، إذا كان هاتفك يفتقر إلى بعض المعدات (مثل مقياس الضغط) ، فسيتم تعطيل بعض التجارب / الميزات.

هناك تطبيقات أخرى لجمع البيانات / العلوم (مثل تطبيق Science Journal من Google) ولكن هذه المقالة ستركز على تلك التي يوفرها Phyphox.

التجربة رقم 1 - قياس مدة السقوط الحر

ستتيح هذه التجربة المثيرة للاهتمام قياس مدة السقوط الحر باستخدام هاتفك الذكي المتواضع.

إذا قمت بتنزيل التطبيق ، فإن هذه التجربة تتطلب استخدام وظيفة "Acoustic Stopwatch". ستعمل هذه التجربة على ضبط الوقت المنقضي بين حدثين صوتيين صاخبين.

ستحتاج إلى إدخال بعض المعلمات قبل أن تبدأ. أولاً وقبل كل شيء ، قم بتعيين قيمة العتبة لتمكينك من تعديل ضجيج المشغل الذي يكون أعلى من مستويات الضوضاء المحيطة.

سيستغرق ذلك بعض التجربة والخطأ ، كما يمكنك أن تتخيل ، لذا استمر في تغيير القيمة حتى لا تؤدي الضوضاء المحيطة إلى تشغيل ساعة الإيقاف.

هناك أيضًا معلمة أخرى لتعيينها - الحد الأدنى للتأخير. نظرًا لأن أي ضوضاء تميل إلى أن تكون مدتها ، فإن هذا يمنع نفس "حدث الصوت" من إيقاف وبدء المؤقت عدة مرات وإفساد تجربتك.

كما يمكنك أن تتخيل ، يجب أن يكون التأخير دائمًا أصغر من إجمالي وقت السقوط الحر.

سيكون الإعداد البسيط هو بعض الأشياء التي يجب إسقاطها ، والمسطرة (المعدن هو الأفضل) وشيء آخر طويل مثل القلم. الآن قم بموازنة المسطرة والعنصر على حافة سطح مستو مثل الطاولة.

مع تنشيط ساعة الإيقاف الصوتية ، قم بضرب المسطرة على الحافة بحيث يسقط الكائن عن المسطرة ويسقط على الأرض. يجب تشغيل ساعة الإيقاف عندما "ترن" المسطرة من الصدمة (إذا كانت معدنية) وتتوقف عندما يكتشف ميكروفون هاتفك تأثير الجسم على الأرض.

من الواضح أن هذا لن يعمل بشكل جيد في بيئة أكثر ضجيجًا لذا يمكنك تجربة أجهزة "أكبر" و "أفضل". على سبيل المثال ، يمكنك استخدام بالون (مثبت في طوق معدني على عمود) لتعليق الوزن والحصول على هدف معدني تحته.

يعمل انفجار البالون كمحرك أولي ويجب أن يولد الكائن الذي يصطدم باللوحة المعدنية على الأرض ضوضاء كافية لساعة الإيقاف لتكتشفها في البيئات الصاخبة (مثل الفصل الدراسي)

بتكرار ذلك عدة مرات على ارتفاعات مختلفة ، يجب أن يكون الوقت هو الجذر التربيعي لضعفين ارتفاع السقوط مقسومًا على تسارع الجاذبية نحو الأرض9.81 م / ث2.

جربها!

التجربة رقم 2 - قم بقياس طول البندول من المحور إلى مركز الكتلة

إليك تجربة ممتعة أخرى باستخدام هاتفك يمكنك القيام بها بسهولة في المنزل. مرة أخرى تأكد من فتح التطبيق وابحث عن بعض الخيوط.

ثم افتح تطبيق Phyphox (أو البديل) وابحث عن تجربة البندول من القائمة. قبل أن تبدأ في تأرجح هاتفك مثل "لا أحد يهتم به" ، ستحتاج إلى إجراء بعض الاستعدادات أولاً.

في قائمة تطبيق البندول ، ستحتاج إلى النقر فوق علامة تبويب الطول في الأعلى. ستحتاج بعد ذلك إلى تحديد مربع "التشغيل المحدد بوقت" في القائمة. الآن ستحتاج إلى تعيين تأخير البدء بالإضافة إلى المدة التجريبية.

للحصول على أفضل النتائج ، يجب عليك تعيين هذه على 3 و 10 ثوان على التوالي. هذا يعني أن التطبيق سينتظر 3 ثوان قبل التشغيل وسيتم إيقاف تشغيله تلقائيًا 10 ثواني بعد ذلك.

الآن من أجل المرح قليلا. قم بتوصيل بعض الخيوط بهاتفك ، واضغط على ابدأ وقم بتعيين بندول الهاتف على "a-swinging". إذا سارت التجربة بشكل جيد ، يجب أن يكون التطبيق قد حدد طول سلسلة البندول من نقطة محورية إلى مركز كتلة الهاتف.

لمنع الهاتف من التأرجح أثناء التجربة ، يمكنك بناء مهد بسيط من أنبوب مناديل الحمام أو الخروج بحل خاص بك.

التجربة رقم 3 - استخدم مسطرة مغناطيسية لقياس سرعة الأشياء

هذه تجربة رائعة أخرى يمكنك إجراؤها باستخدام هاتفك (وتطبيق جمع البيانات بالطبع). لهذا ، مرة أخرى ، ستحتاج إلى تطبيق Phyphox (أو ما يعادله) واثنين من المغناطيسات.

حدد ما تريد قياس سرعته ولكن يجب أن يكون شيئًا كبيرًا بما يكفي لحمل الهاتف. ثم ضع المغناطيس على طول المسار على فترات منتظمة في التحضير - من الواضح أنها ليست قريبة جدًا من بعضها البعض.

تأكد أيضًا من محاذاة جميع المغناطيسات في نفس القطبية.

سيعتمد اختيارك للمغناطيسات كليًا على إعداد تجربتك وطول المسافة بين المغناطيس وهاتفك. على سبيل المثال ، إذا كنت تريد استخدام مجموعة من القطارات بارتفاع من المغناطيس إلى وجود الهاتف 7 سم يجب أن تعمل المعادن الأرضية النادرة الصغيرة بشكل جيد.

لكن كن حذرًا من أن المغناطيسات القوية جدًا يمكن أن تلحق الضرر بهاتفك ، خاصة وظائف البوصلة ، وسوف تلحق الضرر به. إذا كان بين 1 ميكرو إلى 1 ملي تسلا ، فيجب أن يكون جيدًا (نعم ، هناك تطبيق لقياس ذلك أيضًا).

الآن قم بربط هاتفك بالتطبيق المنشط وحدد تجربة "Magnetic Ruler". أدخل الآن تباعد المغناطيس المحدد مسبقًا وانطلق.

سيحسب التطبيق عدد المغناطيسات التي يمر بها بالإضافة إلى قياس وقت السفر في نفس الوقت.

التجربة رقم 4 - احسب سرعة جسم متداول

ستتيح لك تجربة الهاتف الممتعة هذه قياس سرعة جسم متدحرج. بالنسبة لهذه التجربة ، بصرف النظر عن التطبيق ، ستحتاج إلى جهاز ثانٍ لتلقي البيانات وعرضها عن بُعد.

ستحتاج أيضًا إلى شكل من أشكال الحاوية لإيواء هاتفك أثناء دورانه. تعتبر أنابيب Cardboard مثالية ويجب أن تحاول العثور على أحدها بنفس عرض هاتفك الذكي تقريبًا.

سيحتاج الجهاز الثاني ، سواء كان جهازًا لوحيًا أو كمبيوترًا شخصيًا أو هاتفًا آخر ، إلى أحدث متصفح ويب له ، ولكن بخلاف ذلك لا يحتاج إلى أن يكون أي شيء رائع. ستحتاج أيضًا إلى أن تكون على نفس الشبكة مثل مستشعر تدوير الهاتف الذكي.

الآن لتحضير التجربة. إذا كنت تستخدم Phyphox ، فافتح التطبيق وحدد "Rolling Experiment" تحت عنوان الميكانيكا. سيُطلب منك إدخال نصف قطر الأنبوب (أو أي جهاز أسطوانة آخر).

قم بقياسه وأدخل النتيجة في التطبيق. ستحتاج أيضًا إلى تنشيط إعداد الوصول عن بُعد في القائمة الرئيسية (أعلى أيقونة القائمة اليمنى).

سيتم تزويدك بعنوان URL لإدخاله في متصفح الويب الخاص بأجهزتك الثانية. الآن ضع هاتفك الذكي (مع التطبيق المنشط) داخل الأسطوانة واستخدم بعض الحشو لتثبيته بالقرب من المركز قدر الإمكان - من الواضح أن كن حريصًا على عدم إيقاف / إغلاق التطبيق أو تغيير أي إعدادات - ستظل الشاشة مفتوحة طوال الوقت .

سيستفيد التطبيق الآن من الجيروسكوب المدمج في هاتفك لحساب السرعة العرضية للبكرات ومشاركة المعلومات على شاشة أجهزتك الثانية.

مرح!

التجربة رقم 5 - حوّل هاتفك الذكي إلى جهاز سونار

باستخدام تطبيق لجمع البيانات ، مثل Phyphox ، يمكنك في الواقع تحويل هاتفك إلى جهاز SONAR بدائي. مع التطبيق المثال المقدم ، فإنه يستخدم مكبر الصوت الخاص بك لإرسال سلسلة من "غردات" و "يستمع" للانعكاس عن هدف باستخدام ميكروفون الهاتف.

لإجراء تجارب محكومة ، ستحتاج إلى عزل هاتفك عن جميع الاتجاهات الأخرى بصرف النظر عن الاتجاه المستهدف لمحاولة تخفيف أكبر قدر ممكن من "الضوضاء". بعد كل شيء ، سيتلقى الهاتف إشارات من جميع الاتجاهات (الجدران والسقوف وكل شيء تقريبًا حوله) دون أي شكل من أشكال العزل.

يمكنك استخدام أقسام الرغوة لإنشاء حاوية تلائم الهاتف ثم تحديد هدف لقياس المسافة بينه وبين الهاتف. أي شيء سيفي بالغرض ولكن الأجسام المعدنية المسطحة تميل إلى العمل بشكل رائع.

مثل التجارب السابقة ، يمكنك استخدام الجهاز الثاني لتلقي المعلومات وعرضها عن بُعد لسهولة الوصول إليها.

مع بناء الحاوية المعزولة ، قم بتنشيط التطبيق واحصل على "SONAR'ing". قد ترغب أيضًا في إعداد مسطرة أو شريط قياس للتحقق من النتائج المقدمة.

سيستخدم التطبيق سرعة الصوت لحساب مسافة أي انعكاسات يتلقاها. يجب أن ترى ارتفاعًا واضحًا في المسافة التي تم تعيين الكائن الهدف عليها ، على سبيل المثال ، 1 متر بعيدا.

تجربة # 6 - قياس سرعة المصعد

يمكن أن تسمح لك Phyphox وتطبيقات جمع البيانات الأخرى بقياس سرعة المصعد - إذا تساءلت يومًا عن ذلك بالطبع.

كما قد تتخيل أنك ستحتاج إلى مصعد لإجراء هذه التجربة ولكن بعد ذلك ، كل ما تحتاجه هو هاتفك وتطبيقك في متناول اليد. ومع ذلك ، هناك مشكلة واحدة.

يجب أن يكون هاتفك مزودًا بمقياس ضغط جوي. إذا لم تكن متأكدًا مما إذا كان هاتفك يحتوي على هذه المجموعة المدمجة ، فسيخبرك التطبيق قريبًا عندما تحاول تنشيط تجربة "Elevator" في قائمة تطبيق Phyphox.

إذا كان لديك بارومتر ثم عظيم. لإجراء هذه التجربة ، شغّل التطبيق واختر تجربة المصعد من القائمة.

ثم ضع هاتفك على أرضية المصعد ثم اختر الأرضية التي ترغب في السفر إليها. للحصول على أفضل النتائج ، يجب أن تحاول السفر على الأقل ثلاثة طوابق.

ثم يسجل التطبيق التغيرات في الضغط الجوي عندما يصعد المصعد أو ينخفض ​​في عمود الرفع. باستخدام الصيغة البارومترية ، يمكن للتطبيق تحديد مسافة السفر والسرعة الرأسية ويمكنه تسجيل تسارع المصعد باستخدام مقياس التسارع بهاتفك.

يمكنك تكييف التجربة مع أي شيء يمكنه حمل هاتفك أيضًا. إذا كانت لديك طائرة بدون طيار قوية بما يكفي ، مثل كوادكوبتر ، يمكنك إجراء نفس التجربة على تلك الأجهزة.

بالطبع لهذا ، قد ترغب في مشاركة البيانات عن بعد ، كما هو مذكور أعلاه ، على جهاز آخر.

التجربة رقم 7 - قم بقياس سرعة الصوت (تقريبًا)

هذه واحدة من أبسط التجارب التي يمكنك إجراؤها على هاتفك الذكي. كما تتوقع ، ستحتاج إلى تثبيت تطبيق لتسجيل البيانات مثل Phyphox على جهازك قبل إجراء ذلك.

ستحتاج أيضًا إلى هاتفين مثبت عليهما نفس التطبيق ، في مكان ما لإجراء التجربة وشريط قياس لضبط الهاتفين على مسافة محددة. كما هو الحال مع التجارب الأخرى القائمة على الصوت في القائمة ، ستحتاج إلى العبث بقيم العتبة للتأكد من إلغاء الضوضاء المحيطة.

افتح التطبيقات على كلا الهاتفين (بنفس الإعدادات) وضعها على مسافة محددة. الآن كل ما عليك فعله هو التصفيق مباشرة بجوار أحد الهواتف.

ثم اطلب من زميل (أو امش بين الاثنين بهدوء شديد) وصفق بعده في الثانية. ستؤدي التصفيق الأول إلى تشغيل ساعة إيقاف التطبيق الأقرب إليك على الفور تقريبًا وتشغيل الهاتف الثاني لاحقًا في الوقت المناسب.

عند التصفيق بعد ذلك بجوار الهاتف الثاني ، ستتوقف ساعة الإيقاف فورًا على الهاتف الثاني وبعد تأخير قصير في الثانية حيث ينتقل الصوت إلى الهاتف الآخر.

يجب بعد ذلك تحديد سرعة الصوت "بسهولة" باستخدام الصيغة التالية: -

الخامس = 2وجه ضاحك/ (Δt)

أين:-

v = سرعة الصوت

د = المسافة بين الهواتف

Δt = فرق التأخير الزمني بين نتائج الهاتفين.

بالطبع ، نظرًا للإعداد البسيط نسبيًا ، من المحتمل أن تحصل على نتائج مختلفة اعتمادًا على درجة حرارة الهواء والمتغيرات الأخرى. يجب أن تكون القيمة المقبولة لسرعة الصوت موجودة 343 م / ث في 21 درجة مئوية لمعلوماتك.

التجربة رقم 8 - قم بقياس معدل دوران أداة تململ الدوار

إليك تجربة أخرى بسيطة وممتعة يمكنك إجراؤها باستخدام هاتفك (والتطبيق بالطبع). إذا كنت قد تساءلت يومًا عن تردد دوران أداة تململ الدوار ، فهذه هي فرصتك لمعرفة ذلك.

كل ما تحتاجه هو هاتف ذكي (iOS أو Android) به تطبيق لجمع البيانات مثل Phyphox مثبت و fidget spinner (بالطبع). لإجراء هذه التجربة ، سنحتاج إلى جذب جزء من قرص التململ حتى يتمكن مقياس المغناطيسية في هاتفك من اكتشاف مجاله المغناطيسي.

بالطبع ، هذا يعتمد على ما إذا كان هاتفك الذكي يحتوي على هذا النوع من أجهزة الاستشعار المضمنة فيه. إذا لم يكن لديك الحظ.

ستحتاج إلى أخذ مغناطيس دائم من نوع ما وفركه على الحلقات المعدنية في أحد الذراعين. افعل ذلك لبضع ثوانٍ ويجب أن يكون كافيًا للحث على شحنة مغناطيسية صغيرة يمكن للتطبيق اكتشافها لقياس سرعة الدوران.

الآن قم بتنشيط التطبيق وحدد تجربة مقياس المغناطيسية. ابدأ به وابدأ في تدوير قرص التململ ببطء للتأكد من أنه يكتشف الذراع الممغنطة.

إذا لم يكن الأمر كذلك ، فقد تحتاج إلى جذب ذراعك مرة أخرى. يجب أن تكون قادرًا على رفع ارتفاع ملحوظ حيث يمر الذراع الممغنطة بالقرب من الهاتف.

الآن من أجل المرح قليلا. أغلق التجربة وابحث عن تجربة الطيف المغناطيسي تحت عنوان "الأدوات" (في Phyphox).

أطلق هذه التجربة ، وابدأ بتدوير القرص الممغنط الخاص بك وشاهد التطبيق يحسب تردد التململ أمام عينيك. يجب أن تظهر على أنها ذروة ملحوظة.

التجربة رقم 9 - اصنع واختبر السرعة بسيارتك التي تعمل بالبالون

على عكس التجارب الأخرى في هذه القائمة ، ستحتاج إلى قدر لا بأس به من المواد لإجراء هذه التجربة. قد يكون لديك عدد قليل من العناصر الضرورية ملقاة حول المنزل ولكن قد يكون من الضروري إنفاق بضعة دولارات فقط في متجر الأجهزة المحلي الخاص بك.

ستعتمد المواد التي ستحتاجها على التصميم النهائي للسيارة ، لكن بشكل عام ستحتاج إلى شيء مثل التالي. تذكر أن التصميم يجب أن يكون قويًا بما يكفي "لتحمل وزن" هاتفك: -

- شيء ما لبناء أربع عجلات (أقراص مضغوطة أو أغطية زجاجات أو أي شيء آخر مستدير سيفي بالغرض) ؛

- شيء لبناء المحاور (أسياخ خشبية ، أعواد أسنان ، عيدان تناول الطعام ، إلخ) ؛

- شيء لتشكيل الهيكل (كرتون ، زجاجات بلاستيكية من الخشب الرقائقي ، إلخ) ؛

- بالونات - من الواضح ؛

- الشريط و / أو الغراء للصق كل شيء معًا ؛

- مصاصات للسماح لك بنفخ البالون / التحكم في انكماش البالون لتوليد اتجاه الدفع ؛

- أشياء يمكن قصها - مقص ، إلخ ؛

- بخلاف ذلك كل شيء مباح.

هناك تحدٍ يمكنك المشاركة فيه هنا إذا كنت ترغب في إدخال التصميم الخاص بك (ولكن لديه متطلبات مادية صارمة). يمكنك إما اتباع تعليمات مثل هذه لبناء واحدة من هذه السيارات أو ابتكار سيارتك الخاصة وتجربتها للعثور على أيها يقدم أفضل تسارع.

أيا كان التصميم الذي تريده ، فستحتاج إلى تحديد أداء السيارة النهائية. هذا هو المكان الذي يتم فيه تشغيل هاتفك الذكي والتطبيق ، لذا تأكد من تخصيص حجم الهواتف ووزنها في تصميمك.

مع سيارة البالون الخاصة بك ، حان الوقت لمعرفة مدى السرعة التي يمكن أن تسير بها. قم بتنشيط تطبيقك وابحث عن وظيفة مقياس التسارع.

ابدأ تشغيله ، وقم بربط هاتفك بالهيكل (إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل) ، وقم بتضخيم البالون (البالونات) واتركه يذهب. يمكنك اللعب حتى تحصل على تسارع يصل إلى المعدل الذي تريده.

التجربة رقم 10 - بناء واختبار أساس بناء نموذج مقاوم للزلازل

وأخيرًا وليس آخرًا ، تجربة ستختبر مهاراتك في الهندسة المدنية (إذا كان لديك أي منها). ستستخدم هذه التجربة مرة أخرى مقياس التسارع في هاتفك لبناء أكثر أنظمة تخفيف الزلازل كفاءة التي يمكنك التفكير فيها.

نظرًا لأن التجربة فوق المادة ، فستحتاج إلى تصميمك لمقاومة الزلازل ولكنك ستستخدم هاتفك الذكي (والتطبيق) لجمع البيانات حول أدائه.

بشكل عام ، ستحتاج على الأرجح إلى: -

- شكل من أشكال نموذج البناء - يمكنك استخدام صندوق كرتون بسيط أو بناء بديل مفصل خاص بك

- قاعدة تهتز باليد - ورقة كبيرة من الورق المقوى عادة ما تكون جيدة

- مواد لأساسات الزلزال - أقلام للبكرات ، والينابيع ، والأربطة المطاطية ، والسلينكي

- مواد لاصقة للالتصاق ببعضها البعض - شريط لاصق ، صمغ ، أربطة مطاطية ، إلخ

- أشياء يمكن قصها - مقص الخ

بمجرد أن تصبح سعيدًا بتصميمك المقاوم للزلازل ، حان الوقت لاختباره. افتح تطبيق جمع البيانات (على سبيل المثال Phyphox) ، ضعه / ألصقه أعلى المبنى الخاص بك واحصل على "محاكاة الزلزال" عن طريق تحريك قاعدة الكرتون من جانب إلى آخر.

سيصل هاتفك بعد ذلك إلى الحد الأقصى والأدنى من الحركة ويزودك بالبيانات المرجعية التي يمكنك من خلالها تحسين تصميمك لتقليل ذلك إلى أقل قيمة ممكنة.

حظا طيبا وفقك الله!


شاهد الفيديو: تجارب فيزيائية رائعه ستصيبك بالدهشة جنون الفيزياء#1 (كانون الثاني 2022).