Seksjonen forskning består av saker som er skrevet av ansatte i Forskningsrådet, Sintef, NTNU og UiO.
Johannes Sørby Heines jobber med mobilforsøkene. Lisens: CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.no)
Johannes Sørby Heines jobber med mobilforsøkene. Lisens: CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.no) (Foto: Veronica Danielsen/UiO)

Mobilfysikk for studenter

Mobilen er blitt et fysikklaboratorium

Nå kan studenter finne jordas tyngdeakselerasjon, lydhastigheten i luft og jordas magnetfelt ved hjelp av mobiltelefonen.

  • Forskning

Stipendiat Simen Hellesund er på vei til en fysikk-konferanse sammen med en kollega. De sitter på flyet og hører flymotoren dure i bakgrunnen. Lyden får dem til å lure på om det kan la seg gjøre å finne ut hvor fort flyet kjører ved hjelp av dopplereffekten.

Denne effekten gjør at lyden du hører kan virke lysere eller mørkere enn den lyden som egentlig sendes ut. Fenomenet oppstår når man beveger seg i forhold til en lydkilde.

Men inne på flyet sitter fysikerne stille. De beveger seg ikke i forhold til flymotoren. Dermed oppstår det heller ingen dopplereffekt. Det går ikke lang tid før de innser tabben, men nå er tankeprosessen i gang. Hvor komplisert er det egentlig mulig å designe et eksperiment med dopplereffekt? Og hvor enkelt kan det gjøres?

Etter flyturen fortsatte Hellesund å fundere på det siste spørsmålet. Det resulterte i at han nå har utviklet tre nye varianter av klassiske studentforsøk i fysikk. I forsøkene har han byttet ut dyre måleinstrumenter med noe alle har: mobiltelefon!

Stian Hellesund  Foto: Veronica Danielsen/UiO. Lisens: CC BY 4.0

Dopplereffekt + mobilen = jordas tyngdeakselerasjon

I det første forsøket skal man prøve å finne ut hvor fort tyngdekraften kan få noe til å akselerere hvis man lar det falle ned mot bakken.

For å gjøre det, trenger man en lydkilde og en lydopptaker. Som lydkilde brukte Hellesund en signalgenerator. Det er også mulig å generere signalet med en app på mobiltelefonen.

Signalgeneratoren holdes så i ro et stykke over bakken. Rett under den kan man holde enda en telefon. Denne må være utstyrt med en app som kan ta lydopptak. Når signalgenerator og lydopptak er i gang, kan man slippe telefonen ned mot gulvet, eller kanskje heller en myk pute hvis man vil ta vare på mobilen sin. Til slutt skriver man et program som kan analysere lydopptaket og regne ut tyngdeakselerasjonen. Dette kan for eksempel gjøres i programmeringsspråket Python. Hellesund forklarer at programmeringen også er en viktig del av læringsprosessen.

– I dette forsøket har en på en måte flyttet litt av kompleksiteten vekk fra utstyret og over på programmeringsbiten, forklarer Hellesund.

Papprør + mobilen = lydhastighet i luft

Forsøk 1: Akslerasjon. Illustrasjon: Simen Hellesund

Et annet klassisk studentforsøk er å finne lydhastigheten i luft. Hellesund har utviklet en enklere variant av forsøket. Til det trenger man en mobiltelefon med apper for signalgenerering og lydopptak. I tillegg trenger man et papprør som er tett i den ene enden. Ved den åpne enden plasseres mobilen, som så sender et lydsignal inn i røret. Når signalet treffer den andre enden, reflekteres den tilbake til mobilen. Dermed blir både utsendt og reflektert lyd tatt opp av lydopptakerappen og lagret digitalt. Filen kan deretter analyseres ved hjelp av et program studentene må skrive selv. Klarer de det, vil de ende opp med en lydhastighet som er svært nær den teoretiske lydhastigheten man finner i fysikktabeller.

Dobbel måling + mobilen = jordas magnetfelt

Visste du at jorda har sitt eget magnetfelt, akkurat som en kjøleskapsmagnet? Feltet er veldig svakt, men mulig å måle med en vanlig smarttelefon. Nå til dags kommer nemlig mobiltelefoner med innebygde magnetometre. For å få direkte tilgang til målingene som gjøres, kan man bruke en app – som for eksempel Physics Toolbox Magnetometer. Problemet er bare at mobilen selv har et eget magnetfelt som påvirker målingene. Heldigvis har Hellesund tenkt ut en enkel løsning på problemet.

Forsøk 2: Lydhastighet. Illustrasjon: Simen Hellesund

– Når du gjør en måling én vei og så snur mobilen 180 grader, vil den indre forstyrrelsen på en måte virke med magnetfeltet i det ene tilfellet og mot magnetfeltet i det andre tilfellet. (…) Hvis du tar snittet av de to målingene, vil denne indre forstyrrelsen bli kansellert.

Mobilfysikk på hjernen

Tre studentforsøk med mobiltelefon er ikke nok for Hellesund. Han er blitt bitt av basillen. Nå går han stadig rundt og grubler på nye mobilforsøk.

– Det er et spill jeg spiller med meg selv hele tiden: «Ja, dét er kult, men hadde det gått an med en mobil?»

Forsøk 3: Magnetfelt. Foto: Veronica Danielsen/UiO

Han er ikke den eneste som er gira på mobilfysikk. Etter å ha jobbet med Hellesund, har faglærer Carsten Andrew Lutken tatt med mobilen inn i faget FYS2150 Eksperimentalfysikk ved UiO.

I dette kurset skal studentene undersøke viskositet ved å slippe kuler ned i ulike typer væske. Det hele filmes med mobiltelefonen før videoklippene analyseres.

– Kan jeg bare spørre hvordan dere gjorde det her før mobil? spør fysikkstudent Jan Egil Ødegård.

Lutken finner frem noen gamle kameraer fra bakrommet.

– Det er mye mer jobb å bruke de her. (…) Fornyelsen av denne øvelsen, det var en drøm, sier han.

Lutken mener at mobiltelefonen kan brukes til nesten hva som helst. Han trekker ivrig opp sin egen fra lomma. På den har han flere fysikk-apper han vil vise frem.

– Det finnes jo millioner av disse.

Favoritten er Skyview. Appen lar deg se stjernene rundt deg, også de som er på den andre siden av jorda.

Student Kjetil Moe Gulli kommer bort med sin telefon. Han har enda flere apper å vise Lutken.

– Studentene har reddet oss, sier Lutken.

Han synes han får lite penger til innkjøp av nytt utstyr på lab'en. Da er det godt at gruppelærere og studenter stadig finner nye måter å bruke mobilen på. Slik kan flere studentforsøk oppdateres helt gratis.

Forsøk med viskositet. Foto: Veronica Danielsen/UiO. Lisens: CC BY 4.0

Artikkelen er først publisert på titan.uio.no

Kommentarer (3)

Kommentarer (3)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå