Παραθέτω εδώ μια λίστα και περιληπτικές οδηγίες για τα πειράματα με Smartphone που παρουσιάστηκαν στο σεμινάριο της 19ης Νοεμβρίου:
1. Βλέποντας την υπέρυθρη ακτινοβολία - Συμβολή
Ανακάλυψη της υπέρυθρης ακτινοβολίας: Το 1800 από τον William Herschel (βλέπε σχετικό βίντεο σε προηγούμενη ανάρτηση).
α. Στρέψτε την κάμερα του κινητού προς το LED υπέρυθρης ακτινοβολίας του τηλεκοντρόλ τηλεόρασης και πιέστε κάποιο πλήκτρο. Αντίθετα από το μάτι μας η κάμερα του κινητού μας τηλεφώνου είναι ευαίσθητη στο υπεριώδες.
ΠΡΟΣΟΧΗ: Κάποια κινητά (π.χ. iPhone) διαθέτουν φίλτρο υπερύθρων και δε μπορούν να χρησιμοποιηθούν.
β. Μπροστά από το φακό της κάμερας του κινητού τηλεφώνου προσαρμόζουμε ένα φράγμα περίθλασης (100 ή 300 lines/mm) και στρέφουμε την κάμερα προς το LED υπερύθρων του τηλεκοντρόλ. Παρατηρούμε με την εφαρμογή λήψης φωτογραφιών του κινητού μας τη χαρακτηριστική εικόνα συμβολής (φως-σκοτάδι-φως-σκοτάδι- κλπ)
2. Ανάλυση φωτός
Μπροστά από το φακό της κάμερας του κινητού τηλεφώνου προσαρμόζουμε ένα φράγμα περίθλασης (300 lines/mm) και στρέφουμε την κάμερα προς τις λάμπες φθορίου της αίθουσας. Παρατηρούμε το φάσμα του φωτός που εκπέμπει η λάμπα φθορίου. Μπορούν να παρατηρηθούν τα φάσματα μηδενικής (χωρίς ανάλυση), καθώς και τα πρώτης και δεύτερης τάξης δεξιά και αριστερά του φάσματος μηδενικής τάξης.
3. Το κινητό ως αλφάδι – μοιρογνωμόνιο
α. Βοήθεια για οριζοντίωση επιφάνειας
β. Μέτρηση γωνίας κλίσης σε κεκλιμένο επίπεδο
γ. Υπολογισμός του συντελεστή οριακής τριβής μέσω της γωνίας κλίσης στην οποία αρχίζει η κίνηση ενός σώματος πάνω σε κεκλιμένο επίπεδο.
Χρήση της εφαρμογής «Angle Meter PRO» ή της «Clinometer» ή του εργαλείου «αλφάδι» της εφαρμογής «Smart Tools».
4. Το κινητό ως χρονόμετρο – Υπολογισμός περιόδου απλού εκκρεμούς
Μέτρηση του χρόνου Δt που απαιτείται για Ν=10 πλήρεις ταλαντώσεις και υπολογισμός της περιόδου ως T=Δt/Ν.
Χρήση είτε του ενσωματωμένου σε κάθε κινητό χρονομέτρου είτε πιο εξελιγμένων και «φαντεζί» εφαρμογών όπως το «Hybrid Stopwatch and Timer» ή το «Old Fashioned Stopwatch &Timer».
5. Το κινητό ως χρονόμετρο – Προσδιορισμός οριακής ταχύτητας σταγόνας Lugol σε λάδι
Γεμίζουμε ένα ογκομετρικό σωλήνα των 250 ml με κάποιο λάδι (π.χ. φτηνό αραβοσιτέλαιο) και με τη βοήθεια σταγονομέτρου ρίχνουμε μια σταγόνα Lugol ή Betadine ή μελάνι. Χρησιμοποιούμε την εφαρμογή StopWatch του Martin Kaldma που έχει δυνατότητα μέτρησης και χρόνου γύρου (split και lap time) και χρονομετρούμε την κίνηση της σταγόνας όταν περνάει μπροστά από ισαπέχουσες (π.χ. ανά 4 cm) γραμμές που χαράξαμε στην επιφάνεια του κυλίνδρου. Επιβεβαιώνεται το «ίσα διαστήματα σε ίσα χρονικά διαστήματα» της ευθ. ομαλής κίνησης και υπολογίζεται η ταχύτητα από την κλίση της γρ. παράστασης y – t.
6. Το κινητό ως πυξίδα
α. Προσδιορισμός του Βορρά
β. Πείραμα του Oersted: Απαιτείται τροφοδοτικό 12V/4A (μπορεί να χρησιμοποιηθεί και το εργαστηριακό τροφοδοτικό), δύο καλώδια τύπου μπόρνα-κροκοδειλάκι και μία βατική αντίσταση 10Ω/15W.
Χρήση της δωρεάν εφαρμογής «Gauss Meter» ή της «Compass».
ΠΡΟΣΟΧΗ: Πρέπει να βρούμε που περίπου είναι τοποθετημένος μέσα στο κινητό ο αισθητήρας μαγνητικού πεδίου, π.χ. μετακινώντας τη διαρρεόμενη από ρεύμα αντίσταση σε διάφορα σημεία πάνω από την οθόνη του κινητού και παρατηρώντας που σημειώνεται η μεγαλύτερη απόκλιση της "εικονικής" μαγνητικής βελόνας.
7. Το κινητό ως γεννήτρια συχνοτήτων
Πείραμα σύνθεσης ταλαντώσεων παραπλήσιας συχνότητας – δημιουργία διακροτημάτων. Χρήση της εφαρμογής «Dual Channel Function Generator». Απαιτείται επιπλέον σύστημα ενεργών ηχείων (ηχεία για υπολογιστή).
8. Χρονομέτρηση με το μικρόφωνο του κινητού
Με την εφαρμογή «Donnin Audio Editor» ηχογραφούμε τον ήχο που παράγεται κατά την οριζόντια κίνηση μιας κυλινδρικής μπαταρίας πάνω σε τραπέζι καθώς και την ήχο της κρούσης της στο έδαφος όταν εγκαταλείπει το τραπέζι και εκτελεί οριζόντια βολή. Με τη βοήθεια της ίδιας εφαρμογής προσδιορίζουμε το χρόνο πτήσης της μπαταρίας και από το γνωστό ύψος πτώσης προσδιορίζουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας.
9. Πειράματα με την αισθητήρα προσέγγισης (proximity sensor) του κινητού
Χρησιμοποιούμε την εφαρμογή «Physics Toolbox» και επιλέγουμε τον αισθητήρα προσέγγισης (proximity sensor) σε τρόπο λειτουργίας «εκκρεμούς» (pendulum mode). Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας το λογισμικό μετράει το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών προσεγγίσεων ενός σώματος στο κινητό.
α. Προσδιορισμός περιόδου απλού εκκρεμούς: Τοποθετούμε το κινητό ακριβώς κάτω από το σφαιρίδιο ενός απλού εκκρεμούς, προσέχοντας ώστε ο αισθητήρας προσέγγισης (Που συνήθως είναι δίπλα στο μικρόφωνο) να βρίσκεται στην πορεία του εκκρεμούς και αρκετά κοντά ώστε να ενεργοποιείται σε κάθε διέλευση του σφαιριδίου από πάνω του. Ο χρόνος μεταξύ δυο διαδοχικών προσεγγίσεων του εκκρεμούς στο κινητό ισούται με το μισό της περιόδου του.
β. Προσδιορισμός περιόδου α.α.τ. συστήματος σώματος-κατακόρυφου ελατηρίου: Ο χρόνος μεταξύ δυο διαδοχικών προσεγγίσεων του σώματος στο κινητό ισούται με την περίοδό του.
10. Πειράματα με τον αισθητήρα επιτάχυνσης του κινητού
Χρησιμοποιούμε την εφαρμογή SparkVue για την καταγραφή και επεξεργασία μετρήσεων επιτάχυνσης – χρόνου σε διάφορες περιπτώσεις κίνησης. Πρέπει να λάβουμε υπόψη πως ο αισθητήρας επιτάχυνσης δε μπορεί να διακρίνει μεταξύ της επιτάχυνσης λόγω κίνησης και της επιτάχυνσης λόγω βαρύτητας (αρχή της αντιστοιχίας του Einstein). Συνεπώς σε κατάσταση ισορροπίας ο αισθητήρας δεν έχει ένδειξη μηδέν, αλλά ένδειξη 10 ίση με την επιτάχυνση της βαρύτητας. Δηλαδή αν θέλουμε να βρούμε την επιτάχυνση λόγω κίνησης πρέπει από την ένδειξη του επιταχυνσιομέτρου να αφαιρούμε την επιτάχυνση της βαρύτητας (ή κατάλληλη ανά περίπτωση συνιστώσα της). Το επιταχυνσιόμετρο του κινητού μπορεί να μετράει τρεις συνιστώσες της επιτάχυνσης σε ορθογώνιο σύστημα αξόνων xyz.
α. Επίδειξη των ανωτέρω αναρτώντας το κινητό ώστε να παραμένει κατακόρυφο και καταγραφή της επιτάχυνσης στον άξονα z.
β. Η επιτάχυνση στην απλή αρμονική ταλάντωση: Με τη βοήθεια δύο λάστιχων προσαρμόζουμε το κινητό σε σύστημα σώματος ελατηρίου. Επιδεικνύεται η περιοδικότητα της κίνησης και προσδιορίζεται η περίοδος.
γ. Η επιτάχυνση στο απλό εκκρεμές: Επίδειξη της περιοδικότητας, προσδιορισμός της επιτάχυνσης.
δ. Μέτρηση της επιτάχυνσης βαρύτητας με τη μέθοδο της ελεύθερης πτώσης του κινητού. Επίδειξη της κατάστασης έλλειψης βαρύτητας κατά την ελεύθερη πτώση.
11. Το κινητό ως μικροσκόπιο
Απαιτείται ειδικό πρόσθετο (φακός) για μεγέθυνση x30 ή x60
12. Χημεία – Αστρονομία
Εφαρμογές «Περιοδικός Πίνακας», «Moon Deluxe», «Mobile Observatory», κλπ.
Περισσότερες πληροφορίες για κάποια από τα πειράματα στο προσωπικό μου blog.
1. Βλέποντας την υπέρυθρη ακτινοβολία - Συμβολή
Ανακάλυψη της υπέρυθρης ακτινοβολίας: Το 1800 από τον William Herschel (βλέπε σχετικό βίντεο σε προηγούμενη ανάρτηση).
α. Στρέψτε την κάμερα του κινητού προς το LED υπέρυθρης ακτινοβολίας του τηλεκοντρόλ τηλεόρασης και πιέστε κάποιο πλήκτρο. Αντίθετα από το μάτι μας η κάμερα του κινητού μας τηλεφώνου είναι ευαίσθητη στο υπεριώδες.
ΠΡΟΣΟΧΗ: Κάποια κινητά (π.χ. iPhone) διαθέτουν φίλτρο υπερύθρων και δε μπορούν να χρησιμοποιηθούν.
β. Μπροστά από το φακό της κάμερας του κινητού τηλεφώνου προσαρμόζουμε ένα φράγμα περίθλασης (100 ή 300 lines/mm) και στρέφουμε την κάμερα προς το LED υπερύθρων του τηλεκοντρόλ. Παρατηρούμε με την εφαρμογή λήψης φωτογραφιών του κινητού μας τη χαρακτηριστική εικόνα συμβολής (φως-σκοτάδι-φως-σκοτάδι- κλπ)
2. Ανάλυση φωτός
Μπροστά από το φακό της κάμερας του κινητού τηλεφώνου προσαρμόζουμε ένα φράγμα περίθλασης (300 lines/mm) και στρέφουμε την κάμερα προς τις λάμπες φθορίου της αίθουσας. Παρατηρούμε το φάσμα του φωτός που εκπέμπει η λάμπα φθορίου. Μπορούν να παρατηρηθούν τα φάσματα μηδενικής (χωρίς ανάλυση), καθώς και τα πρώτης και δεύτερης τάξης δεξιά και αριστερά του φάσματος μηδενικής τάξης.
3. Το κινητό ως αλφάδι – μοιρογνωμόνιο
α. Βοήθεια για οριζοντίωση επιφάνειας
β. Μέτρηση γωνίας κλίσης σε κεκλιμένο επίπεδο
γ. Υπολογισμός του συντελεστή οριακής τριβής μέσω της γωνίας κλίσης στην οποία αρχίζει η κίνηση ενός σώματος πάνω σε κεκλιμένο επίπεδο.
Χρήση της εφαρμογής «Angle Meter PRO» ή της «Clinometer» ή του εργαλείου «αλφάδι» της εφαρμογής «Smart Tools».
4. Το κινητό ως χρονόμετρο – Υπολογισμός περιόδου απλού εκκρεμούς
Μέτρηση του χρόνου Δt που απαιτείται για Ν=10 πλήρεις ταλαντώσεις και υπολογισμός της περιόδου ως T=Δt/Ν.
Χρήση είτε του ενσωματωμένου σε κάθε κινητό χρονομέτρου είτε πιο εξελιγμένων και «φαντεζί» εφαρμογών όπως το «Hybrid Stopwatch and Timer» ή το «Old Fashioned Stopwatch &Timer».
5. Το κινητό ως χρονόμετρο – Προσδιορισμός οριακής ταχύτητας σταγόνας Lugol σε λάδι
Γεμίζουμε ένα ογκομετρικό σωλήνα των 250 ml με κάποιο λάδι (π.χ. φτηνό αραβοσιτέλαιο) και με τη βοήθεια σταγονομέτρου ρίχνουμε μια σταγόνα Lugol ή Betadine ή μελάνι. Χρησιμοποιούμε την εφαρμογή StopWatch του Martin Kaldma που έχει δυνατότητα μέτρησης και χρόνου γύρου (split και lap time) και χρονομετρούμε την κίνηση της σταγόνας όταν περνάει μπροστά από ισαπέχουσες (π.χ. ανά 4 cm) γραμμές που χαράξαμε στην επιφάνεια του κυλίνδρου. Επιβεβαιώνεται το «ίσα διαστήματα σε ίσα χρονικά διαστήματα» της ευθ. ομαλής κίνησης και υπολογίζεται η ταχύτητα από την κλίση της γρ. παράστασης y – t.
6. Το κινητό ως πυξίδα
α. Προσδιορισμός του Βορρά
β. Πείραμα του Oersted: Απαιτείται τροφοδοτικό 12V/4A (μπορεί να χρησιμοποιηθεί και το εργαστηριακό τροφοδοτικό), δύο καλώδια τύπου μπόρνα-κροκοδειλάκι και μία βατική αντίσταση 10Ω/15W.
Χρήση της δωρεάν εφαρμογής «Gauss Meter» ή της «Compass».
ΠΡΟΣΟΧΗ: Πρέπει να βρούμε που περίπου είναι τοποθετημένος μέσα στο κινητό ο αισθητήρας μαγνητικού πεδίου, π.χ. μετακινώντας τη διαρρεόμενη από ρεύμα αντίσταση σε διάφορα σημεία πάνω από την οθόνη του κινητού και παρατηρώντας που σημειώνεται η μεγαλύτερη απόκλιση της "εικονικής" μαγνητικής βελόνας.
7. Το κινητό ως γεννήτρια συχνοτήτων
Πείραμα σύνθεσης ταλαντώσεων παραπλήσιας συχνότητας – δημιουργία διακροτημάτων. Χρήση της εφαρμογής «Dual Channel Function Generator». Απαιτείται επιπλέον σύστημα ενεργών ηχείων (ηχεία για υπολογιστή).
8. Χρονομέτρηση με το μικρόφωνο του κινητού
Με την εφαρμογή «Donnin Audio Editor» ηχογραφούμε τον ήχο που παράγεται κατά την οριζόντια κίνηση μιας κυλινδρικής μπαταρίας πάνω σε τραπέζι καθώς και την ήχο της κρούσης της στο έδαφος όταν εγκαταλείπει το τραπέζι και εκτελεί οριζόντια βολή. Με τη βοήθεια της ίδιας εφαρμογής προσδιορίζουμε το χρόνο πτήσης της μπαταρίας και από το γνωστό ύψος πτώσης προσδιορίζουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας.
9. Πειράματα με την αισθητήρα προσέγγισης (proximity sensor) του κινητού
Χρησιμοποιούμε την εφαρμογή «Physics Toolbox» και επιλέγουμε τον αισθητήρα προσέγγισης (proximity sensor) σε τρόπο λειτουργίας «εκκρεμούς» (pendulum mode). Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας το λογισμικό μετράει το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών προσεγγίσεων ενός σώματος στο κινητό.
α. Προσδιορισμός περιόδου απλού εκκρεμούς: Τοποθετούμε το κινητό ακριβώς κάτω από το σφαιρίδιο ενός απλού εκκρεμούς, προσέχοντας ώστε ο αισθητήρας προσέγγισης (Που συνήθως είναι δίπλα στο μικρόφωνο) να βρίσκεται στην πορεία του εκκρεμούς και αρκετά κοντά ώστε να ενεργοποιείται σε κάθε διέλευση του σφαιριδίου από πάνω του. Ο χρόνος μεταξύ δυο διαδοχικών προσεγγίσεων του εκκρεμούς στο κινητό ισούται με το μισό της περιόδου του.
β. Προσδιορισμός περιόδου α.α.τ. συστήματος σώματος-κατακόρυφου ελατηρίου: Ο χρόνος μεταξύ δυο διαδοχικών προσεγγίσεων του σώματος στο κινητό ισούται με την περίοδό του.
10. Πειράματα με τον αισθητήρα επιτάχυνσης του κινητού
Χρησιμοποιούμε την εφαρμογή SparkVue για την καταγραφή και επεξεργασία μετρήσεων επιτάχυνσης – χρόνου σε διάφορες περιπτώσεις κίνησης. Πρέπει να λάβουμε υπόψη πως ο αισθητήρας επιτάχυνσης δε μπορεί να διακρίνει μεταξύ της επιτάχυνσης λόγω κίνησης και της επιτάχυνσης λόγω βαρύτητας (αρχή της αντιστοιχίας του Einstein). Συνεπώς σε κατάσταση ισορροπίας ο αισθητήρας δεν έχει ένδειξη μηδέν, αλλά ένδειξη 10 ίση με την επιτάχυνση της βαρύτητας. Δηλαδή αν θέλουμε να βρούμε την επιτάχυνση λόγω κίνησης πρέπει από την ένδειξη του επιταχυνσιομέτρου να αφαιρούμε την επιτάχυνση της βαρύτητας (ή κατάλληλη ανά περίπτωση συνιστώσα της). Το επιταχυνσιόμετρο του κινητού μπορεί να μετράει τρεις συνιστώσες της επιτάχυνσης σε ορθογώνιο σύστημα αξόνων xyz.
α. Επίδειξη των ανωτέρω αναρτώντας το κινητό ώστε να παραμένει κατακόρυφο και καταγραφή της επιτάχυνσης στον άξονα z.
β. Η επιτάχυνση στην απλή αρμονική ταλάντωση: Με τη βοήθεια δύο λάστιχων προσαρμόζουμε το κινητό σε σύστημα σώματος ελατηρίου. Επιδεικνύεται η περιοδικότητα της κίνησης και προσδιορίζεται η περίοδος.
γ. Η επιτάχυνση στο απλό εκκρεμές: Επίδειξη της περιοδικότητας, προσδιορισμός της επιτάχυνσης.
δ. Μέτρηση της επιτάχυνσης βαρύτητας με τη μέθοδο της ελεύθερης πτώσης του κινητού. Επίδειξη της κατάστασης έλλειψης βαρύτητας κατά την ελεύθερη πτώση.
11. Το κινητό ως μικροσκόπιο
Απαιτείται ειδικό πρόσθετο (φακός) για μεγέθυνση x30 ή x60
12. Χημεία – Αστρονομία
Εφαρμογές «Περιοδικός Πίνακας», «Moon Deluxe», «Mobile Observatory», κλπ.
Περισσότερες πληροφορίες για κάποια από τα πειράματα στο προσωπικό μου blog.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου