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Estos experimentos científicos puedes llevarlos a cabo con tu móvil

Experimentos móvil

01/09/2018 - 09:30 | Actualizado 19/09/2018 - 11:40

Los smartphones son una brillante obra de ingeniería compuestos por más de una media docena de sensores, chips empaquetados en un espacio cada vez más reducido y trabajando todos en equipo. Así que, ahora que se acerca la vuelta al cole porque no pararse a pensar que más cosas podemos conseguir con esos sensores, como por ejemplo realizar estos cuatro sencillos experimentos basados en las leyes más elementales de la física. 

El que no tenga a su lado un móvil que levante la mano. Esos dispositivos que nos acompañan a diario en realidad están desaprovechados, porque la mayoría de la población los usa para las tres mismas cosas sin saber la capacidad real de esa máquina. Miramos los mapas para saber hacía donde debemos dirigirnos y no somos conscientes de la gran cantidad de cálculos y todos los sensores que trabajan conjuntamente para darnos esa información.

Hemos elegido dos aplicaciones gratuitas que te ayudaran a realizar tres experimentos con los que comprenderás para que sirve el acelerómetro, el giroscopio o el magnetómetro de tu móvil. 

Las dos aplicaciones son Science Journal (Android y iOS) de Google y Phyphox (Android y iOS). La primera es mucho más sencilla que la segunda, por lo que limita un poco más las posibilidades de experimentar, pero eso la hace perfecta para empezar a conocer los principales sensores y aunque los datos que aporta son mucho más simples a continuación verás que eso no los hace menos relevante. 

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Phyphox por su parte es una aplicación con un estilo más serio y profesional pero eso no debe asustarte ya que una de las ventajas que tiene es que trae una gran cantidad de información sobre cada experimento, la mayoría cuentan con un video explicativo y artículos en la web para que comprendas todo lo que tienes que hacer y que significa cada dato. Además cuenta con la opción de control remoto para ver desde la pantalla del ordenador en vivo todos los datos que está realizando el móvil durante el experimento. 

Antes de empezar cualquiera de los experimentos Phyphox recomienda comprobar que el reloj del móvil va lo suficientemente rápido como para que recoja y analice los cálculos correctamente. Para ello puedes poner a prueba tu móvil con el experimento del cronómetro acústico que viene aquí explicado y comparando el resultado con un reloj normal. 

Por último recuerda indicar en los ajustes del móvil que la pantalla no se apague a los pocos segundos de inactividad para que no se te apague el dispositivo a mitad del experimento. Con 10 minutos de margen tendrás suficiente. Y ya puedes empezar con el primer experimento.

LA GRAVEDAD

acelerómetro
  • Realización: 

Vamos a empezar por el experimento más sencillo, pero perfecto para explicar la importancia y profundidad de los datos que podemos obtener con el móvil. En este caso usaremos la aplicación de Google, Science Journal. Esta diseñada para recordar a un cuaderno de notas en el que el primer paso es comenzar un nuevo proyecto pinchando en el símbolo + que encontrarás en la parte inferior derecha. Verás que la pantalla se divide en dos secciones: en la superior irás guardando todas las observaciones, datos y comentarios para completar las notas del experimento y en la parte inferior es donde puedes escribir y experimentar con los distintos parámetro, además de hacer fotografías. 

El segundo símbolo entre las anotaciones y la cámara fotográfica es donde se encuentran los parámetro de luz ambiental, intensidad acústica, tono y el acelerómetro, entre otros. El acelerómetro es el que nos interesa. 

Coloca el móvil encima de una mesa estable y con la pantalla hacía arriba. Ahora conecta el acelerómetro. Los ejes X e Y deberían dar 0 m/s² (Advertencia: si la mesa, el móvil o la carcasa no son perfectamente planos puede dar error). Sin embargo, el eje Z dará 9,9 m/s². ¿Porqué pasa esto si ni el móvil, ni la mesa, ni siquiera el edificio se están moviendo?

  • Explicación:

La aceleración que marca el móvil es la gravedad de la Tierra. Según la Ley de Gravitación Universal de Newton, dos cuerpos dotados de masa se atraen entre si y la aceleración que produce esa atracción se puede calcular con los valores de la fuerza de la gravedad y la masa de los cuerpos. El resultado de esa formula da que la aceleración producida por la tierra siempre es 9,8 m/s² sean los objetos más o menos pesado. Galileo Galilei también se dio cuenta de esto en plena Edad Media y se subió a la Torre de Pisa para tirar dos objetos de distinto peso y demostrar que llegaban al suelo al mismo tiempo. 

Si decidieras hacer lo mismo que Galileo y uno de esos objetos fuera el móvil, cosa que no te recomendamos, en el trayecto de caída libre hasta llegar al suelo, el eje z del acelerómetro marcaría 0m/s². En ese momento antes de explotar en el suelo la aceleración de la caída contrarrestaría la gravedad y el móvil se encontraría en una situación de ingravidez. Eso mismo les pasa a los paracaidistas, si alguna vez te animas a tirarte en paracaídas recuerda llevarte el móvil y antes de saltar poner a grabar la aplicación Science Journal, para después comprobar los resultados. 

CONEXIÓN INELÁSTICA

Experimento móvil
  • Realización:

Para este experimento no necesitarás nada más que tu móvil y una pelota, del tamaño que quieras. En el menú de la aplicación Phyphox, encontrarás un apartado con el título "Colisión (In)elástica". Para comenzar a grabar el experimento solo debes activar el símbolo "Play". Ahora alza la pelota y déjala caer para que golpee el suelo o una mesa y rebote tantas veces como pueda. 

  • Explicación:

Una colisión puede ser elástica o inelástica. Las colisiones elásticas son aquellas en las que no hay perdida de energía cinética, el péndulo de Newton es una ejemplo de choque elástico casi perfecto porque la energía cinética que se pierde están pequeña que las bolas siguen chocando durante varias horas. 

En el lado opuesto están las colisiones inelásticas, es decir, aquellas en las que se pierde energía cinética. Durante la colisión, el ímpetu o cantidad de movimiento se conserva, pero la energía cinética se transfiere, por ejemplo, hacia la energía térmica, sonora o en la deformación de los materiales, lo que pasaría si dos trenes en direcciones opuestas chocarán entre sí. 

La mayoría de los choques que se producen en nuestro mundo están un algún punto entre los choques perfectamente elásticos y los perfectamente inelásticos. En el caso del experimento de la pelota, al dejarla caer desde una altura determinada x y chocar contra el suelo, la pelota rebota volviendo a ascender pero a una altura inferior a x, que dependerá de la rigidez de la pelota. 

  • ¿Qué hace el móvil?

Gracias al micrófono el móvil registra cada golpe de la pelota, por lo que debes intentar estar en una sala en completo silencia y poner el móvil cerca para que lo registre mejor. 

El sistema de Phyphox registra el tiempo transcurrido entre un rebote y otro y con esos datos calcula la altura inicial desde la que has dejado caer la pelota, así como la altura entre cada rebote y la cantidad de energía cinética perdida entre uno y otro. 

VELOCIDAD DEL SPINNER

Física
  • Realización: 

Consigue un Spinner que vamos a calcular la velocidad a la que puedes hacerlo girar. Como sus extremos tiene en el centro un parte magnética, si le acercas a un imán la puedes imantar durante un tiempo. Una vez que este imantado solo uno de los extremos, ponlo a girar cerca del móvil y con la aplicación de Phyphox en el apartado del Magnetómetro

Al girar lentamente veras que los indicadores hacen unas hondas registrando cuando se acerca y se aleja el extremo imantado. Tal te cueste un poco y tengas que buscar donde se encuentra el magnetómetro de tu móvil para situar el spinner lo más cerca posible. Cuidado con usar un imán muy potente porque puede estropear el teléfono.

  • Explicación: 

El magnetometro es un sensor que calcula el campo magnético de la Tierra, haciendo la función de brújula localizando el Norte. También se usa para apagar y encender el dispositivo si tenemos una de esas fundas con protector de pantalla que llevan un imán. 

Los magnetómetros dentro de los teléfonos están expuestos a los campos electrónicos internos del móvil por lo que los resultados pueden tener errores. 

Si realizas el mismo experimento pero en el apartado Espectro Magnético, al final de menú de la aplicación, el sistema aplica a esos datos la Transformada de Fourier, analizando las frecuencias de oscilación y verás como la cifra va disminuyendo según se va parando el spinner. 

PÉNDULO

Física
  • Realización: 

La aplicación Phyphox cuenta con una serie de experimentos muy interesantes pero que suponen poner en riesgo los móviles si no se realizan con mucho cuidado. En este caso hemos elegido el ejercicio del Péndulo, pero puedes elegir entre la fuerza centrípeta que consiste en meter el smartphone en un secador de lechuga o el experimento del rollo en el que el móvil cae rodando por una rampa. 

Para convertir tu móvil en un péndulo necesitas una cuerda y en uno de los dos extremos un soporte al que agarrar el teléfono. Los creadores de Phyphox aseguran que con un poco de maña se puede hacer con una cuerda, un pequeño rollo de cartón del papel higiénico y un tornillo. 

Una vez lo tengas montado y activado el control remoto para que sea más sencillo controlar los cálculos, dirígete a la sección péndulo y dale al play. 

  • Explicación: 

El móvil usa su giroscopio para medir la velocidad angular del movimiento del péndulo y calcular la oscilación.

Hace años los teléfonos móviles solo contaban con el acelerómetro pero con la llegada de aplicaciones más complejas como la realidad virtual hizo falta incluir un giroscopio al equipo, el cual registra la rotación de todo el dispositivo en todos sus ejes. Por eso, al realizar el experimento debes tener cuidado de que los movimientos sean pequeños y lineales, si el móvil se tambalea sobre el resto de ejes, el sensor recogerá todas las rotaciones.

Si indicas en la aplicación la longitud de la cuerda que has usado, con esos cálculos el sistema puede calcular la gravedad cuya aceleración en este experimento está desactivada.