Pametni telefoni i eksperiment u nastavi fizike - Kako...

Pametni telefoni ieksperiment u nastavi fizikeKako obogatiti nastavu fizike jeftinim ijednostavnim eksperimentima?

Rifat OmerovićOdsjek za fizikuPrirodno-matematički fakultet [email protected]

15. 1. 2019. godine

Sadržaj

1 Uvod

2 Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS)Fizika senzora

3 ZA i PROTIV pametnih telefona u školama(Ne)opravdanost upotrebe mobitela u nastaviIz ugla nastavnika fizike

4 Primjeri eksperimenata i ogledaIzbor aplikacijeMatematičko klatnoUbrzanje tijelaBrzina zvukaSlobodan padDrugi eksperimenti

5 Greške mjerenja

6 Zaključak

Seminar za nastavnike fizike R. Omerovic fiz.pmf.untz.ba 2/45

Smartphone: Simbol jedne ere


Smartphone: Broj korisnika


Smartphone: lični asistent


Section 2

Micro-Electro-Mechanical Systems(MEMS)

Senzori

Mobilni telefoni imaju podatke o kretanju, položaju i okruženju ukojem se nalazimo zahvaljujući mikro elektromehaničkom sistemu(MEMS).MEMS čine mehanički sistemi ugrađeni u poluprovodničkemikročipove.Tako danas prosječan mobitel, pored kamere i mikrofona ima isenzore kao što su magnetometar, GPS, žiroskop, akcelerometar,senzor blizine, barometar, senzor za osvjetljenost...


Senzori


Senzori - magnetometar

Pametni telefoni koristeMEMS za mjerenjejačine magnetnogpolja.U kombinaciji saGPS-om, može daodredi - izračuna našulokaciju.


Senzori - žiroskop

Žiroskop određuje da lije telefon zakrenut okoneke od tri prostorneose.Pomoću Coriolisove siležiroskop mjeri ugaonubrzinu uređaja oko triose.


Senzori - žiroskop


Senzori - akcelerometar

Akcelerometar mjerikretanje u tri dimenzije,tj. brzinu kretanjatelefona u bilo kojempravcu. Mjeri ubrzanjesile teže ali i dinamičkoubrzanje koje nastajepri promjeni brzinekretanja uređaja.


Inertial Measurement Unit


Ostali senzori

Senzor blizine koristiIR LED i IR detektorsvjetlosti i detektujekoliko je blizu mobitelnekom drugomobjektu (npr. našemuhu dokrazgovaramo)

Barometar -elektronski čip kojidetektuje atmosferskipritisak. Da bi sekoristio mora bitikalibrisan sapodacima o vremenuza dato područje sainterneta. Na njegovupreciznost utiču imikro uslovi.

Pametni telefonisadrže i tzv. senzorokolinskogosvjetljenja, kako biautomatski prilagodiliosvjeteljenost ekranaokolini. Tu su još isenzor otiska prsta,kamera, mikrofon,senzor za mjerenjeotkucaja srca, senzorvlažnosti zraka,senzor temperature,a neki uređaji nude idetektoreradioaktivnogzračenja.


Section 3

ZA i PROTIV pametnih telefona u školama

Iz ugla pedagoga...

Pitanje korištenja mobitela u školama je ozbiljno pitanje koje zavisiod niza opštih i specifičnih faktora.

ZAkomunikacija sa nastavnikom, sigurnost, razmjena podataka,istraživanje, raznolikost nastave (igre, video, pjesma), zadaće,...

PROTIVzloupotreba na društvenim mrežama, pitanje socijalizacije,nedostatak pažnje na času,...


Iz ugla fizičara...

ZA

• djelimična zamjena za laboratorijsku opremu,• praktični rad učenika,• osmišljavnje eksperimenata,• prikupljanje i obrada podataka,• analiza grešaka,• razvoj istraživačkih osobina i podsticanje radoznalosti učenika,• upotreba modernih informacionih tehnologija,• povezivanje teorijskih činjenica i praktičnih znanja i rezultata,...

PROTIVpretjerana i pogrešna upotreba može izazvati suprotan efekat izanemariti ishode učenja.


Section 4

Primjeri eksperimenata i ogleda

Izbor aplikacije: PhyPhox


Izbor aplikacije: PhyPhox, VidAnalysis


Izbor aplikacije:PhyPhox, VidAnalysis, PhysicsToolbox


Klatno sa magnetom

Cilj: Odrediti ubrzanje sile teže pomoću matematičkog klatna

T = 2π

√lg

Oprema: Metarska traka, tanka nit (konac), magnet i smartphone(magnetometar). Postupak: Konac i magnet iskoristit zakonstrukciju klatna. Mobitel postaviti ispod kuglice/magnetaklatna koje osciluje i magnetometrom mjeriti vrijednosti magnetneindukcije.


Klatno sa magnetom


Klatno sa magnetom

T = 1.55 s g = 9.84± 0.06m/s2


Određivanje ubrzanja lifta

Cilj: Posmatrati promjenu ubrzanja koje djeluje na tijelo u liftu.Oprema: Smartphone (akcelerometar) i lift.Postupak: Postaviti mobitel na pod lifta i pomoću akcelerometrasnimati promjene ubrzanja tokom kretanja lifta u različitimsmjerovima.


Ubrzanje u liftu


Određivanje brzine zvuka

Cilj: Odrediti brzinu zvuka u vazduhu.Oprema: Smartphone (2 komada) i metarska traka.Postupak: Postaviti mobitele duž nekog pravaca, na određenorastojanje i pokrenuti akustičnu štopericu. Stati pored prvogmobitela i proizvesti jak zvuk koji će pokrenuti štoperice, a neštokasnije ponoviti postupak kako bi se štoperice zaustavile. Drugaštoperica bi trebala pokazivati veću vrijednost vremena od prvezbog činjenice da je zvuk prešao duži put od izvora do nje.Izračunati brzinu zvuka iz vremenske razlike koje pokazuju štopericei mjereći rastojanje između njih.

d = 3m ∆t = 0.017 s c =2d∆t = 352.9± 2m/s


Provjera zakona slobodnog padanja tijela

Cilj: Provjeriti zakon slobodnog pada h = 1/2gt2Oprema: Smartphone (kamera i VidAnalysis), loptica, objekat(štap) poznate dužine.Postupak: Kamerom mobitela snimiti lopticu kako slobodno pada.U ravni kretanja loptice postaviti štap ili neko drugo tijelo poznatedužine koje će poslužiti za kalibraciju. Učitati video prekoVidAnalysis aplikacije i pratiti postupak (izvršiti kalibraciju, izabratireferentni sistem, označiti uzastopne položaje loptice). Rezultat jegraf koji daje zavisnost h(t) i v(t).Ogled je moguće iskoristiti za izračunavanje ubrzanja sile Zemljineteže.


Ostali eksperimenti

Veliki broj ogleda i eksperimenata je opisan u stručnoj literaturi ičasopisima poput The Physics Teacher.Download link: bit.ly/2QMMZrV


https://bit.ly/2QMMZrV

Greške mjerenja

Mjerenja fizičkih veličina i njihove neodređenosti su srce svakogfizičkog eksperimenta. Greške mjerenja se ne smiju zanemarivati.Pojedine greške je moguće popraviti višestrukim mjerenjima(slučajne greške), dok su druge posljedica neispravnih mjernihinstrumenata ili pogrešno postavljenog eksperimenta (sistemskegreške). Ponekad se u mjerenju mogu pojaviti rezultati kojiznačajno odskaču od ostalih vrijednosti (grube greške) i trebali bi ihisključiti iz analize.


Zaključak

• Fizika podučava načinu razmišljanja, tjera vas da se snađete iu oskudnim uslovima,

• Nastava fizike je nezamisliva bez eksperimenta i mjerenja,• Nedostatak i osnovne laboratorijske opreme otežava

izvođenje nastave,• Moderni smartphone uređaji imaju veliku kompjutacionu moć i

veliki broj osjetljivih senzora,• Višestruki potencijali za poboljšanje sadržaja i kvaliteta

nastave fizike.


Pametni telefoni i eksperiment u nastavi fizike - Kako...

Documents

Transcript of Pametni telefoni i eksperiment u nastavi fizike - Kako...