Més maneres de mesurar la velocitat del so

Ja he tractat en altres ocasions sobre formes diverses de mesurar la velocitat del so, tant a l’aire com en varetes metàl·liques. Així, la pàgina del meu bloc Mesura de la velocitat del so en l’aire en la que es parla de diferents experiments per aconseguir el seu valor, algun d’ells fets amb ordinador i d’altres més tradicionals, i també l’entrada Experimentació amb tecnologia mòbil. Mesura de la velocitat del so, on es troben experiments a realitzar amb l’ajut de telèfons mòbils i/o tauletes.

En aquesta ocasió afegeixo un parell de maneres més que es poden realitzar gracies a les possibilitats que ofereix la magnífica aplicació PhyPhox: mesura directa del temps que triga un so en recórrer una distancia entre dos telèfons, i mesura del temps d’anada i tornada de l’eco.

Aplicació i material a utilitzar

Aplicació PhyPhox, que està disponible tant per Android com per iOS.

Necessitarem dos telèfons per al primer experiment i un només pel segon. Per aquest segon experiment hem de fer-nos amb un tub de cartró, de paper o de plàstic que sigui prou gros per encabir dins el telèfon, i de la longitud que sigui. Si no es disposa de tub es pot fer amb cartrons o cartolines, empalmant una a continuació de l’altra; a més, aquesta última opció permet aconseguir tenir un tub de longitud variable i mesurar la velocitat del so a diferents distàncies.

Velocitat del so entre dos telèfons

Es col·loquen dos telèfons sobre taules o al terra separats un de l’altre una distància prou gran per aconseguir valors de temps prou grans i minimitzar errors, però que es senti en un telèfon un soroll produït en la posició de l’altre. Entre 5 i 10 metres pot ser una bona distància.

S’inicia l’aplicació PhyPhox i a l’apartat Conómetro acústico en els dos telèfons es selecciona la mesura Simple. A continuació s’han d’introduir els valors Umbral i de Retraso mínimo per tal que els telèfons no es disparin pel soroll de fons o per ecos o reverberacions. Com es veu a les captures de pantalla de més avall un valor llindar de 0,3 o 0,4 i un de retard de 0,1 s són suficients si els estudiants no fan soroll mentre dura la pressa de dades.

Es fica en marxa l’aplicació als dos telèfons (no cal que sigui alhora) i una persona fa una picada de mans forta al costat d’un dels telèfons. A continuació una altra persona fa una altra picada de mans forta al costat de l’altre telèfon, i ja es poden aturar les aplicacions i veure el resultat. També pot fer l’experiment una única persona picant de mans en un telèfon i caminat fins l’altre per tornar a fer un soroll, però és més problemàtic perquè en el desplaçament es poden produir sorolls molt inconvenients

El resultat que he obtingut en col·locar els telèfons a 6 m de distància entre ells es mostra en les dues captures de pantalla de sota que corresponen als dos telèfons de l’experiment.El telèfon 1 és el mòbil en el que es va fer la primera picada de mans, i el telèfon 2 el de la segona.

El temps 1 (t1) és el temps que mesura el telèfon on es dona la primera picada de mans (Telèfon 1) i el temps 2 (t2) el temps que mesura l’altre telèfon (Telèfon 2). D’aquesta manera el càlcul de la velocitat del so es fa:

Que com es veu dóna estupendament.

Per a comprovar que la diferencia de temps dels dos telèfons correspon a dos vegades la distància entre ells cal entretenir-se a comprovar que la diferència de temps dels telèfons que s’aturen en sentir la segona picada de mans te a veure tant amb la distància que recorre el soroll en la primera picada, com després en la segona.

En el següent vídeo explica l’experiment el professor Sebastian Staacks, responsable de PhyPhox.


L’eco en un tub

Aquest experiment el feia cada curs amb l’alumnat amb un tub de PVC de 3 m de llarg, un micròfon, un ordinador i el programari Audacity. És un experiment molt intuïtiu per l’alumnat ja que permet mesurar la velocitat del so quasi directament, donat que una vegada obtingut el temps d’anada i tornada de l’eco no hi ha més que dividir-lo pel doble de la longitud del tub.

Més recentment, algunes vegades, vaig substituir l’ordinador per una tauleta amb l’aplicació Audiotime+, però mantenint el tub de PVC.

En aquesta ocasió us proposo la utilització de l’apartat Sonar de l’app PhyPhox que directament ja indica la velocitat del so que rebota en una paret, coneguda la distància a la que es fica el telèfon. L’app ho fa tot, no cal fer cap soroll ja que la mateixa aplicació emet el so que ha d’anar i tornar.

El professor Sebastian Staacks explica com fa l’experiència en el vídeo de sota i jo l’he repetida i no surt massa bé, i si no s’aïlla bé el telèfon no hi ha manera d’aconseguir un resultat acceptable perquè el so s’escampa per tota la habitació i el mòbil rep ecos de tot arreu.

L’alternativa que proposo per a fer l’experiment és introduir el telèfon en un tub, de manera que el so no te més nassos que viatjar al seu llarg. Com he comentat en parlar del material qualsevol tub va bé, sempre que es pugui ficar el telèfon dins. El tub que he utilitzat per obtenir les dades que indico més avall es mostra en les fotografies i l’he fet d’una longitud d’1,69 cm amb el cartró d’una caixa.

S’ha de ficar el telèfon dins el tub en un dels extrems amb la part de sota cap a dins i la part de dalt cap enfora del tub, ja que en la majoria dels mòbils tant l’altaveu que emet el so, com el micròfon que el recull es troben en la base del telèfon.

L’altre extrem del tub, o bé es tapa, o bé es recolza sobre una paret en la que es reflectirà el so. Com que el telèfon que vaig utilitzar te una llargària de 15 cm, una vegada introduït en el tub la distància de l’altaveu i el micròfon a la paret va ser de 154 cm.

Per tal d’obtenir el valor que es busca s’obre l’aplicació PhyPhox i dins l’apartat Sónar de l’Acústica s’escull Velocidad del sonido. S’inicia la pressa de dades i després de sentir dos o tres polsos de so s’atura l’app.

Si resulta incòmode fer l’operació directament sobre el telèfon sempre es pot usar l’accés remot amb un ordinador o un altre telèfon o tauleta. Per tal de enllaçar els dos aparells, abans d’introduir el telèfon en el tub, es premen els tres puntets de dalt a la dreta i es marca Permitir acceso remoto. Ara no hi ha més que enllaçar en el navegador de l’altre aparell a l’adreça IP que ha subministrat el mòbil, i ja apareix el duplicat de la pantalla de l’aplicació i es pot realitzar l’experiment a distància.

El resultat que s’obté es veu en la captura de pantalla del costat. Si es prem el símbol ampliar les gràfiques ocupen tota la pantalla i és possible ampliar-les i seleccionar dades i intervals entre les dades, com es mostra a les captures de sota, on s’obté un valor de 347 m/s per a la velocitat del so en mesura directa sense normalitzar.

Si en lloc de voler mesurar la velocitat del so el que es vol es utilitzar l’app com a telèmetre, que és el que fan en el vídeo de dalt, el que s’ha de fer és escollir Ecolocalización dins l’apartar Sónar i introduir un valor per a la velocitat del so.


Hi ha un comentari

Respon a Recopilació de maneres de mesurar la velocitat del so – Experimentació lliure Cancel·la la resposta

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google photo

Esteu comentant fent servir el compte Google. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir els comentaris brossa. Apreneu com es processen les dades dels comentaris.