در دنیای امروز، اغلب افراد از تلفن‌های همراه هوشمند استفاده می‌کنند. احتمالاً هنگام جست‌وجو برای پیدا کردن تلفن همراه مورد نظرتان و حین بررسی مشخصات گوشی‌های مختلف، برخی از قابلیت‌های آن‌ها مانند اندازه‌گیری شتاب، میدان مغناطیسی، فشار، موقعیت مکانی، صدا و… را دیده‌اید. برخی از این قابلیت‌ها، مانند سیستم موقعیت‌یاب جهانی که با نام GPS برایتان آشناتر است و از آن در اپلیکیشن‌های روزمره استفاده می‌کنید. اما آیا می‌دانستید با این ابزارهای اندازه‌گیری بسیار ریز تعبیه شده در تلفن‌های همراه می‌توان کارهای علمی جالبی نیز انجام داد؟ اپلیکیشن Phyphox یک برنامه کاربردی برای تلفن‌های همراه هوشمند است که با بهره‌گیری از قابلیت‌های گوشی، این امکان را به شما می‌دهد که آزمایش‌های جذاب فیزیک را به سادگی انجام دهید. در این مطلب با این اپلیکیشن آشنا می‌شویم و چند مورد از آزمایش‌های جذابی را بررسی می‌کنیم که می‌توان با استفاده از آن انجام داد. فیفوکس از این لینک (+) قابل دانلود است.

اپلیکیشن Phyphox چیست و چه قابلیت‌هایی دارد؟

همان‌طور که گفتیم، فیفوکس (Phyphox) یکی از آن اپلیکیشن‌های جذابی است که با نصبش می‌توانید از پتانسیل‌های علمی تلفن همراهتان بهره‌مند شوید. فیفوکس را گروهی از استادان، پژوهشگران و دانشجویانِ مؤسسه دوم فیزیک در دانشگاه فنی آخن آلمان (یا Stampfer Group) طراحی و تولید کرده‌اند. برخی از سنسورهای پشتیبانی شده این اپلیکیشن عبارتند از: شتاب‌سنج، مغناطیس‌سنج، چرخ‌نما (ژیروسکوپ)، حسگر شدت نور، حسگر فشار، میکروفون، سنسور مجاورت و جی‌پی‌اس. اگر تلفنی که در اختیار دارید فاقد برخی سنسورها (از قبیل فشارسنج) باشد، برخی آزمایش‌ها را نمی‌توانید انجام دهید.

یکی از امکانات جالب Phyphox این است که همه داده‌های ثبت شده آن را می‌توانید به صورت اسکرین‌شات به اشتراک بگذارید و همچنین، از راه دور به آن دسترسی داشته باشید. علاوه بر این می‌توانید داده‌ها را با فرمت‌های متنوعی مثلاً فایل‌های اکسل و CSV استخراج کنید. شکل زیر نمایی از صفحه اصلی اپلیکیشن Phyphox را نشان می‌دهد. همان‌طور که می‌بینید، آزمایش‌های متنوعی فهرست و دسته‌بندی شده‌اند.

اپلیکیشن Phyphox

در ادامه، چند آزمایش جذاب و ساده را بررسی می‌کنیم که با استفاده از اپلیکیشن Phyphox می‌توان آن‌ها انجام داد.

چه آزمایش‌های را می‌توان با Phyphox انجام داد؟

با توجه به نوع سنسورهای مختلف تلفن همراه، می‌توان آزمایش‌های مختلفی را طراحی و اجرا کرد. در این بخش، چند آزمایش ساده در فیزیک را با جزئیات انجام آن معرفی می‌کنیم.

اندازه‌گیری زمان سقوط آزاد

قبلاً در آموزش‌های مجله فرادرس با حرکت سقوط آزاد آشنا شدیم. در این آزمایش می‌خواهیم با استفاده از سنسور صدا زمان سقوط آزاد یک جسم را بسنجیم. از میکروفون برای سنجش صدا استفاده می‌کنیم. البته شاید لازم باشد از یک میکرفون خارجی نیز استفاده کرده و آن را به گوشی متصل کنید. برای انجام این آزمایش، کافی است از منوی اصلی اپلیکیشن “Acoustic Stopwatch” به معنی کرنومتر صوتی را انتخاب کنید. در واقع می‌خواهیم، زمان بین دو رویداد صوتی (با صدای بلند) را اندازه‌گیری کنیم.

اپلیکیشن phyphox

قبل از شروع باید چند پارامتر را تنظیم یا وارد کنید. ابتدا مقدار آستانه (Threshold) را تنظیم کنید تا بتوانید صدای محرک را بلندتر از سطح نویز محیط کنید. مقدار این پارامتر را با سعی و خطا به گونه‌‌ای تغییر دهید تا اینکه نویز محیط باعث تحریک و فعال‌سازی کرنومتر نشود. پارامتر دیگری نیز برای تنظیم وجود دارد که حداقل تأخیر (Minimum Delay) است. از آنجا که نویز در طول زمان وجود دارد، مانع از حس کردن شروع و توقف رویدادهای صوتی مشابه شده و موجب اختلال در شروع و توقف تایمر می‌شود و در نتیجه، آزمایش با شکست مواجه خواهد شد. این حداقل تأخیر سبب می‌شود چنین مشکلی پیش نیاید. واضح است که مقدار حداقل تأخیر باید کمتر از کل زمان سقوط باشد.

یک راه ساده برای انجام این آزمایش این است که جسمی را بیندازید. این جسم می‌تواند یک گوی باشد. برای این کار، گوی را روی یک خط‌کش (اگر فلزی باشد بهتر است) قرار داده و با یک جسم دراز دیگر مانند خودکار آن را بیندازید. برای انجام آزمایش، خط‌کش را روی لبه یک سطح صاف مانند میز و در حالت تعادل قرار دهید. گوی را روی آن بگذارید. پس از آن به سرعت با خودکار به خط‌کش در جهت افقی ضربه‌ای ناگهانی بزنید تا گوی سقوط کند. دقت کنید که تلفن همراهتان نزدیک خط‌کش باشد. شکل‌های زیر، مراحل انجام ازمایش را به خوبی نشان می‌دهند.

اپلیکیشن Phyphox

واضح است که این آزمایش در یک محیط پر سر و صدا و نویزی با مشکل مواجه خواهد شد. در این صورت می‌توانید از تجهیزات بزرگ‌تر و بهتری استفاده کنید. برای مثال، می‌توانید از یک بادکنک که یک فلز به یک طرف آن وصل شده است استفاده کنید. ترکیدن بادکنک در ابتدای حرکت، کرنومتر را فعال می‌کند و صدای ضربه قطعه فلزی متصل به آن در هنگام فرود روی کف، سبب توقف آن خواهد شد.

با تکرار چندباره این آزمایش در ارتفاع‌های مختلف، طبق آنچه در آموزش حرکت سقوط آزاد گفتیم، زمان باید متناسب با جذر دو برابر نسبت ارتفاع به شتاب گرانشی زمین ($$ g = 9.81 \, \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ 2 $$) باشد:

$$ \large t = \sqrt { 2 \frac { h } { g } } $$

محاسبه طول آونگ

در اینجا می‌خواهیم طول یک آونگ را محاسبه کنیم. این آزمایش ساده و جذاب را نیز می‌توانید در خانه انجام دهید. وارد اپلیکیشن Phyphox شوید و گزینه آونگ (Pendulum) را از فهرست پیدا کنید. قبل از انجام آزمایش باید مقدماتی را انجام دهید. در فهرست برنامه آونگ، طول (LENGTH) در بالای صفحه را انتخاب کنید. سپس گزینه زمان اجرا (Timed Run) را انتخاب کنید. اکنون باید تأخیر شروع و همچنین مدت آزمایش را تنظیم کنید. برای بهترین نتیجه، این زمان‌ها را به ترتیب، 3 و 10 ثانیه قرار دهید. این بدان معناست که برنامه 3 ثانیه قبل از اجرا متوقف است و 10 ثانیه بعد از آن به طور خودکار خاموش می‌شود.

آونگ

حالا باید تلفن را به یک نخ، سیم یا هر چیزی مشابه این‌ها وصل کنید و در جایی ببندید. آیکون شروع را فشار دهید و تلفن را رها کنید. اگر آزمایش به خوبی پیش برود، طول نخ متصل به آونگ از نقطه لولا یا اتصال تا مرکز جرم تلفن مشخص خواهد شد.

اپلیکیشن Phyphox

برای جلوگیری از نوسان اضافه تلفن در طول آزمایش، می‌توانید یک گهواره ساده را با یک لوله کاغذی ساخته یا راه‌حل دیگری برای آن پیدا کنید. شکل‌های بالا چند مورد از روش نصب تلفن را نشان می‌دهند.

اندازه‌گیری سرعت با خط‌کش مغناطیسی

یک آزمایش جالب دیگر که می‌توانید با استفاده از تلفن همراه انجام دهید، اندازه‌گیری سرعت با خط‌کش مغناطیسی است. برای این کار، به اپلیکیشن Phyphox و یک جفت آهنربا احتیاج دارید.

چیزی که می‌خواهید سرعت آن را اندازه‌گیری کنید، باید برای حمل گوشی به اندازه کافی بزرگ باشد. برای انجام آزمایش باید آهنرباها را در طول مسیر در فواصل منظم قرار دهید. دقت کنید که آن‌ها بیش از حد به هم نزدیک نباشند. همچنین، مطمئن شوید که قطب‌های آهنرباها در جهت یکسانی قرار گرفته است.

اپلیکیشن Phyphox

انتخاب آهنربا به مشخصات آزمایش و طول مسافت بین آهنربا و تلفن بستگی دارد. توجه کنید که آهنرباهای بسیار قوی می‌توانند به تلفن شما و به خصوص عملکرد قطب‌نمای آن آسیب برسانند. آهنربایی با شدت میدان مغناطیسی بین 1 میکروتسلا تا 1 میلی‌تسلا معمولاً انتخاب مناسبی است.

اکنون وارد اپلیکیشن Phyphox شوید و آزمایش خط‌کش مغناطیسی (Magnetic Ruler) را انتخاب کنید. فاصله دو آهنربا از هم را وارد کنید و آیکون اجرای برنامه را بزنید. برنامه، تعداد دفعات عبور از آهنرباها و همچنین زمان حرکت را به طور همزمان محاسبه می‌کند.

اپلیکیشن Phyphox

محاسبه سرعت یک جسم غلتان

با انجام این آزمایش جالب می‌توانید سرعت یک شیء در حال غلتش را اندازه بگیرید. برای انجام آن، علاوه بر اپلیکیشن Phyphox به دستگاه دومی برای دریافت و نمایش داده‌ها از راه دور نیاز دارید. برای اینکه بتوانید تلفن را بچرخانید لازم است یک ظرف نیز تهیه کنید و تلفن را درون آن قرار دهید. لوله‌های مقوایی گزینه‌های ایده‌آلی برای این کار هستند و باید سعی کنید یک مورد متناسب با اندازه تلفن هوشمند خود پیدا کنید.

اکنون برای انجام آزمایش وارد اپلیکیشن Phyphox شوید و گزینه «آزمایش غلتش» (Rolling Experiment) را که زیرمجموعه مکانیک (Mechanics) است انتخاب کنید. با این کار، برنامه از شما می‌خواهد شعاع لوله (یا هر چیزی دیگری را که برای غلتش انتخاب کرده‌اید) وارد کنید. شعاع را اندازه‌گیری کرده و نتیجه را در برنامه وارد کنید. همچنین باید تنظیمات دسترسی از راه دور را در فهرست اصلی (نماد منوی بالا سمت راست) فعال کنید.

دستگاه دوم می‌تواند یک تبلت، کامپیوتر یا یک تلفن همراه دیگر باشد. هر کدام از این‌ها را که انتخاب می‌کنید، باید یک مرورگر وب به‌روز داشته باشند. برای ورود به مرورگر وب دستگاه دوم، پس از انتخاب تأیید مجوز کنترل از راه دور، یک URL به شما ارائه می‌شود. اکنون در مرورگر دستگاه دوم، باید URL را وارد کنید.

اپلیکیشن Phyphox

اکنون تلفن هوشمند خود را درون غلتک قرار دهید (قبل از آن آیکون فعال شدن برنامه را بزنید) و از مقداری کاغذ یا پنبه یا پارچه استفاده کنید تا تلفن آسیب نبیند و علاوه بر آن در جای خود ساکن بماند. توجه کنید که برنامه را خاموش نکنید (نبندید) یا تنظیمات را تغییر ندهید. حال با چرخاندن لوله مشاهده می‌کنید که سرعت غلتش آن در دستگاه دوم نمایش داده می‌شود.

حرکت غلتشی

در اجرای این آزمایش، اپلیکیشن از ژیروسکوپ داخلی گوشی برای محاسبه سرعت غلتشی و به اشتراک‌گذاری اطلاعات در مانیتور دستگاه دوم استفاده می‌کند.

همان‌طور که قبلاً اشاره کردیم، با استفاده از فیفوکس می‌توان آزمایش‌های متنوع و متعددی را انجام داد. در صورتی که علاقه‌مندید با همه آزمایش‌های این برنامه کاربردی آشنا شوید، می‌توانید به این لینک (+) مراجعه کنید.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

^^

سید سراج حمیدی دانش‌آموخته مهندسی برق است و به ریاضیات و زبان و ادبیات فارسی علاقه دارد. او آموزش‌های مهندسی برق، ریاضیات و ادبیات مجله فرادرس را می‌نویسد.

بر اساس رای 8 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

یک نظر ثبت شده در “اپلیکیشن Phyphox — آزمایشگاه فیزیکی در جیب شما

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *