Denna öppen källkods-app förvandlade min Android-telefon till ett portabelt fysiklaboratorium

Upptäck hur appen Phyphox förvandlar din smartphone till ett bärbart fysiklaboratorium, som utnyttjar telefonens sensorer för att mäta ljud, rörelse och miljöfaktorer.

Din telefon använder redan sina sensorer mer än du antagligen tror. De räknar dina steg, pekar kartor i rätt riktning, justerar skärmens ljusstyrka, upptäcker rörelse och roterar skärmen när du vänder telefonen på sidan. Phyphox är en öppen källkodsapp som låter dig använda dessa sensorer direkt, så att du kan utforska världen omkring dig istället för att bara se de funktioner de driver.

Din telefon har fler sensorer än du inser

Den ser mer av världen än du gör

Din telefon är fullpackad med sensorer som konstant mäter den omgivande miljön. Den kan upptäcka rörelse, rotation, ljud, ljus, magnetfält, plats och ibland lufttryck. Med rätt app kan du göra den till ett bärbart fysiklaboratorium.

En av mina favoriter är Phyphox. Phyphox, en förkortning för "fysiska telefonexperiment," är en gratis, öppen källkodsapp som utvecklats vid RWTH Aachen University. Den kan läsa och visa information från din telefons accelerometer, gyroskop, mikrofon, magnetometer, ljussensor, GPS och—om din telefon har en—barometer.

Den grafar data i realtid, kör inbyggda analyser och kan exportera de data du samlar in som ett CSV- eller Excel-dokument för senare användning. Om du någonsin har velat lära dig mer om fysiken bakom vardagliga objekt och handlingar är det en utmärkt plats att börja.

Phyphox omvandlar din telefon till ett vetenskapligt instrument

Se ljud som en graf

Mikrofonen är en utmärkt plats att börja. Phyphox erbjuder omkring tio ljudexperiment, från enkla volymmeter till fullständig spektralanalys.

Öppna vågformsexperimentet och klappa händerna. Klappen visas som en skarp spets som visar något visuellt som normalt bara varar en kort stund. Efter det kan du försöka vissla eller nynna en stadig ton. Ljudspektrumexperimentet delar upp ljudet i komponentfrekvenser med hjälp av en Fourier-transform. Det gör att du kan jämföra ett lågt mummel med ett högt visslande, se de harmoniska övertonerna i en ton eller kartlägga hur svårt det är att hålla en stadig tonhöjd.

Det finns också en precis tonhöjd-detektor som använder autokorrelation (vilket kan användas för att stämma en gitarr), en ljudnivåmätare som läser i verkliga decibel (åtminstone så noggrant som en telefon kan göra) och en ton-generator som omvandlar din telefon till en signalkälla för att testa hur ljud beter sig i ett rum.

Mät rörelse du normalt bara känner

Rörelse är området där Phyphox uppenbarligen kopplas till funktioner du antagligen redan använder dagligen. Accelerometern hjälper till att räkna steg, upptäcka rörelse och bidra till olycksdetektering på telefoner med den funktionen.

Försök spela in i en hiss. När den startar, stannar och ändrar riktning fångar accelerometern de subtila förändringar din kropp känner. Om din telefon har en barometer kommer du också att se lufttrycket förändras när du rör dig mellan våningar.

Accelerometern är vad som gör att din telefon kan fungera som en stegräknare—varje steg visar sig som en distinkt topp i accelerometerdata, och du kan se hur algoritmen skiljer verkliga steg från brus.

Du är inte begränsad till att upptäcka fotsteg heller. Mellan gyroskopet och accelerometern kan din telefon mycket noggrant samla information om din rörelse oavsett vad du gör. Jag kunde tydligt se en obalanserad belastning i min tvättmaskin på grund av dess rörelse; du är bara begränsad av din fantasi.

Karta magneter, ljus och lufttryck

Det finns flera andra intressanta sensorer tillgängliga i din telefon utöver de som används för att mäta rörelse. Ett intressant exempel kommer från magnetometern.

Öppna ett experiment för magnetfält och förflytta din telefon nära en kylskåpsmagnet. Fältstyrkan stiger och faller över alla tre axlar. Rör dig långsamt runt magneten, och du börjar förstå varför läroboksdiagram över fältlinjer ritas som de gör—data spårar samma kurvor. Om du har flera magneter kan du använda "Absolut"-fliken för att se vilken som har den starkaste magneten.

Av nyfikenhet placerade jag min telefon ovanpå min mikrovågsugn (inte inuti) för att se om telefonen kunde mäta aktiviteten hos magnetronen som skapar mikrovågorna. Den var mer känslig än jag förväntade mig—den lyckades till och med fånga hur det magnetiska fältet förändras över tid.

Barometern mäter förändringar i luft.

Tryck. Det kan ge dig en höjdprofil som bestäms genom att mäta förändring i atmosfärisk densitet (och därmed tryck) när du går upp och ner för kullar. Alternativt, om du vet att en åskstorm är på väg, kan du använda det för att mäta tryckminskningen som orsakar bildandet av regnmoln och orkaner.

Bygga dina egna experiment

Phyphox gör det också enklare att utnyttja data från dina sensorer (eller experiment). Det kan köra en liten webbserver på din telefon, vilket gör att du kan starta, stoppa och övervaka experiment från vilken webbläsare som helst på samma nätverk – vilket är avgörande när telefonen behöver stå ostörd eller vara fäst vid något som rör sig.

Varje experiment exporterar data i format som är redo för Python, ett kalkylblad, Excel eller någon annan analysmetod. Om de inbyggda experimenten inte täcker vad du behöver, har phyphox en experimente-redigerare som gör att du kan välja sensorer, ställa in samplingsfrekvenser och designa utdataformatet. Anpassade experiment kan sparas och sedan delas som XML-filer, vilket gör det enkelt för en lärare att designa ett och distribuera det till en hel klass.

Din telefon är en vetenskaplig kraftkälla

Phyphox bevisar att fysik inte är begränsad till ett klassrum. Vår vardag är full av exempel på fysik i aktion som vi ofta går förbi utan att någonsin tänka på, och vi har möjlighet att enkelt ta mått som skulle ha gjort varje forskare för 120 år sedan avundsjuka.

Även om du inte använder det varje dag, behåll Phyphox på din telefon och nästa gång du lägger märke till något intressant eller underligt, se vad du kan ta reda på.

Nu när du har läst klart Denna öppen källkods-app förvandlade min Android-telefon till ett portabelt fysiklaboratorium, inbjuder vi dig att utforska kategorin Android ytterligare. Där hittar du fler intressanta artiklar som kommer att utöka dina kunskaper och hålla dig informerad. Sluta inte läsa och upptäcka mer!