Artikkel

Mobilen er blitt et fysikklaboratorium

Kjetil Moe Gulli (t.v.), Johannes Sørby Heines
Kjetil Moe Gulli (bak) og Johannes Sørby Heines eksperimenterer med mobilen. Foto: Veronica Danielsen/UiO Bruk bildet.

Mobilen er blitt et fysikklaboratorium

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

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.

Simen Hellesund
Motorduren på en flytur var nok til å sette i gang Simen Hellesunds ideer om bruk av mobiltelefon til fysikkforsøk. Foto: Veronica Danielsen/UiO Bruk bildet.

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!

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.

Mobilfysikk
Forsøk 1: Akslerasjon. Illustrasjon: Simen Hellesund

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

Mobilfysikk
Forsøk 2: Lydhastighet. 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.

Er du interessert i forskningsnyheter om realfag og teknologi: Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

Dobbel måling + mobilen = jordas magnetfelt

Mobilfysikk
Forsøk 3: Magnetfelt. Foto: Veronica Danielsen/UiO

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.

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"?

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.

Mobilfysikk
Forsøk med viskositet. Foto: Veronica Danielsen/UiO Bruk bildet.

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.

Mer fysikk-moro på Titan.uio.no:

Tags: 

Les også

artrose, kne

Håp for alle med slitasjeskader i ledd

Flere hundre tusen nordmenn sliter med slitasjeskader i leddene sine. Nå er det håp. Om noen år kan den smertefulle plagen kanskje behandles med stamceller og genterapi.

Dag O. Hessen og Nils Chr. Stenseth

Norsk-kinesisk forskersamarbeid for å redusere nitrogenutslipp

Kina står i dag for en tredel av verdens forbruk av nitrogenholdig kunstgjødsel, som også forårsaker alvorlig forurensning. Men nå vil myndighetene i Kina redusere utslippene til et bærekraftig nivå. UiO-forskerne Dag O. Hessen og Nils Chr. Stenseth har samarbeidet med kinesiske forskere og beregnet hvordan det målet kan oppnås.

Professor Kjetill S. Jakobsen ved Institutt for biovitenskap og CEES

DNA-kartlegging: Stadig raskere, billigere og viktigere

Mer enn 10 000 mennesker og mange milliarder kroner var involvert i kartleggingen av menneskets genom, som var noenlunde ferdig i 2003. I dag har teknologien kommet så mye lenger at fire-fem forskere ved kan lage en tilsvarende "utskrift" i løpet av et par uker. Men det er fortsatt svært krevende å tolke den, forteller professor Kjetill S. Jakobsen.