اپلیکیشن Phyphox – آزمایشگاه فیزیکی در جیب شما

اپلیکیشن Phyphox چیست و چه قابلیت‌هایی دارد؟

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.

فیلم آموزش فیزیک پایه ۱ – مفاهیم پایه + حل مثال در فرادرس

کلیک کنید

اندازه‌گیری زمان سقوط آزاد

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.

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.

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

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.

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

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.

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.

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.

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.

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

• مجموعه آموزش های فیزیک
• آموزش فیزیک پایه ۱
• مجموعه آموزش‌های دروس رسمی دبیرستان و پیش‌دانشگاهی
• آموزش جامع فیزیک دبیرستان
• تبدیل واحد دما — به زبان ساده
• گزارش کار آزمایشگاه — اصول نگارش
• اپلیکیشن های ضبط خودکار مکالمات در اندروید — راهنمای کاربردی

^^