このオープンソース アプリのおかげで、私の Android スマートフォンがポータブルな物理実験室に変わりました

あなたの携帯電話はすでにあなたが思っている以上にセンサーを使用しています。歩数をカウントし、地図を正しい方向に向け、画面の明るさを調整し、動きを検出し、携帯電話を横に向けるとディスプレイを回転します。 Phyphox は、これらのセンサーを直接使用できるオープンソース アプリなので、センサーが搭載する機能だけを確認するのではなく、周囲の世界を探索できます。

あなたの携帯電話にはあなたが思っている以上に多くのセンサーが搭載されています

あなたよりも多くの世界を見ています

携帯電話には、周囲の環境を常に測定するセンサーが満載されています。動き、回転、音、光、磁場、位置、そして場合によっては気圧を検出できます。適切なアプリを使用すると、ポータブル物理実験室に変えることができます。

私のお気に入りの 1 つはファイフォックスです。 「物理電話実験」の略称である Phyphox は、アーヘン工科大学で開発された無料のオープンソース アプリです。携帯電話の加速度計、ジャイロスコープ、マイク、磁力計、光センサー、GPS、および携帯電話に気圧計が搭載されている場合は気圧計からの情報を読み取って表示できます。

データをリアルタイムでグラフ化し、組み込みの分析を実行し、収集したデータを後で使用できるように CSV または Excel ドキュメントとしてエクスポートできます。日常の物体や動作の物理学についてもっと学びたいと思ったことがあるなら、ここから始めるのが最適です。

Phyphox はあなたの携帯電話を科学機器に変えます

音をグラフで見る

マイクは始めるのに最適な場所です。 Phyphox では、単純な音量メーターから完全なスペクトル分析まで、約 10 件のオーディオ実験を提供しています。

波形実験を開いて手をたたきます。クラップは鋭いスパイクとして表示され、通常は一瞬しか続かない何かを視覚的に示します。その後、口笛を吹いたり、一定の音をハミングしたりしてみましょう。オーディオ スペクトルの実験では、フーリエ変換を使用して音を成分周波数に分割します。これにより、低いハム音と高いホイッスル音を比較したり、音符の倍音を確認したり、安定したピッチを維持することがどれだけ難しいかをグラフ化したりすることができます。

ブランド

グーグル

SoC

Google テンソル G5

画面

6.3 インチ スーパー アクチュア、20:9

ラム

16 GB RAM

ストレージ

128 GB / 256 GB / 512 GB (ゾーン化された UFS あり) / 1 TB (ゾーン化された UFS あり)

バッテリー

4870mAh

Pixel 10 Pro は、強力な Google Tensor G5 チップ、より多くの RAM、およびより多くのストレージ (必要な場合) を備えた基本モデルのアップグレードを提供します。

また、自己相関を使用した正確なピッチ検出器 (ギターのチューニングに使用できます)、実際のデシベルを読み取るサウンドレベルメーター (少なくとも電話と同じくらい正確)、電話を部屋の中で音がどのように動作するかをテストするための信号源に変えるトーンジェネレーターもあります。

普段感じるだけの動きを測定

Motion は、phyphox がおそらく日常的に使用している機能と明らかに接続している場所です。加速度センサーは、歩数のカウント、動きの検出に役立ち、この機能を備えた携帯電話の衝突検出に貢献します。

エレベーター内で録音してみてください。始動、停止、方向転換時に、加速度センサーが体の微妙な変化を捕捉します。 感じる。携帯電話に気圧計が付いている場合は、フロア間を移動するときの気圧の変化も確認できます。

加速度計は、携帯電話を歩数計として機能させるものです。各足音は加速度計データの明確なピークとして表示され、アルゴリズムが実際の歩数とノイズを区別する様子を観察できます。

足音の検出だけに限定されません。ジャイロスコープと加速度計の間で、携帯電話は次のことができます。 とても 何をしているかに関係なく、動きに関する情報を正確に収集します。洗濯機の動きから、負荷がアンバランスであることが非常に明白にわかりました。あなたはあなたの想像力によってのみ制限されます。

磁石、光、気圧をマッピングする

動きの測定に使用されるもの以外にも、携帯電話には興味深いセンサーがいくつかあります。興味深い例の 1 つは磁力計です。

磁場実験を開き、携帯電話を冷蔵庫の磁石の近くに移動します。場の強さは 3 つの軸すべてにわたって増減します。磁石の周りをゆっくりと動かすと、なぜ教科書の力線図がそのように描かれているのかがわかり始めます。データは同じ曲線をたどります。複数の磁石がある場合は、「絶対」タブを使用して、どれが最も強い磁石を持っているかを確認できます。

好奇心から携帯電話を置いた 上に 私の電子レンジの（中にはいない) 電話がマイクロ波を生成するマグネトロンの活動を測定できるかどうかを確認します。それは私が予想していたよりも感度が高く、磁場の時間の経過とともに変化する様子さえも感知することができました。

気圧計は気圧の変化を測定します。丘を上り下りするときの大気密度 (したがって圧力) の変化を測定することによって決定される標高プロファイルを得ることができます。あるいは、雷雨が起こることがたまたまわかっている場合は、雨雲やハリケーンの形成を引き起こす気圧の低下を測定するために使用できます。

独自の実験を構築する

Phyphox を使用すると、センサー (または実験) からのデータを簡単に利用できるようになります。携帯電話上で小さな Web サーバーを実行し、同じネットワーク上の任意のブラウザから実験を開始、停止、監視できます。これは、携帯電話を邪魔されずに置いておく必要がある場合や、移動するものに取り付けておく必要がある場合に不可欠です。

すべての実験では、Python、スプレッドシート、Excel、またはその他の分析アプローチに対応できる形式でデータがエクスポートされます。組み込みの実験では必要なものがカバーされていない場合、phyphox にはセンサーの選択、サンプリング レートの設定、出力レイアウトの設計を可能にする実験エディターが用意されています。カスタム実験は保存して XML ファイルとして共有できるため、教師が簡単に実験を設計してクラス全体に配布できます。

あなたの携帯電話は科学の力です

フィフォックスは、物理学が教室に限定されないことを証明しました。私たちの日常の世界には、実際に行われている物理学の例が散りばめられていますが、私たちはそれを何も考えずに通り過ぎてしまいます。私たちは、120 年前に生きていた科学者なら誰もがうらやんだであろう測定を何気なく行う能力を持っています。

毎日使用しない場合でも、Phyphox を携帯電話に常備しておき、次に何か面白いことや奇妙なことに気づいたときに、何がわかるかを確認してください。