SpeedUp

App von Lisa Marquant (Playgroup Heidelberg)

Die App dient dazu die Beschleunigung zu messen und die gemessenen Werte für Schülerinnen und Schüler aufzubereiten. Die App kann die Werte in Tabellen und a-t-Diagrammen darstellen. Es gibt auch die Möglichkeit sich die Werte für das Integral anzeigen zu lassen, was bei Einhalten von bestimmten Bedingungen, welche unten aufgeführt werden, die Geschwindigkeit darstellt.

Diese App enthält Bilder aus: http://tinyurl.com/pobp45z by http://commons.wikimedia.org/wiki/User:G.Hagedorn (CC-BY-SA 3.0).

Für die Versuche, bei der die App eingesetzt wird, gibt es ein paar Punkte zu beachten:

1) Selbst wenn sich das Handy in Ruhe befindet, liefern die Beschleunigungssensoren teilweise Werte, die von 0 abweichen – das "Rauschen", daher sollten die Beschleunigungen bei Experimenten nicht allzu gering sein. Wie stark die Werte von 0 abweichen, ist von den Sensoren abhängig. Um diesen Wert für das eigene Gerät zu ermitteln, sollte vor Beginn der Messung eine Kalibrierung durchgeführt werden. Diese Kalibrierung kann leider noch nicht gespeichert werden und ist derzeit beim jedem Neustart der App durchzuführen (nicht bei jeder Messung!). Bei Graphen, bei denen die Beschleunigung den ermittelten Wert nicht überschreitet, wird daher eine Warnung angezeigt. Wird keine Kalibrierung ausgeführt, wird ein Standardwert von 0,3 m/s² angenommen, dies ist der bisher größte aufgetretene Rauschwert auf meinem eigenen Smartphone. Die Beschleunigungen innerhalb der Experimente sollten oberhalb des ermittelten Wertes liegen.
2) Da es sich bei den Beschleunigungssensoren eigentlich um Kraftmesser handelt, wirkt immer die Erdanziehungskraft auf diese. Diese wird durch die App während des Countdowns gemessen und dann herausgerechnet, die zu diesem Zeitpunkt gemessenen Werte werden als 0 m/s² gesetzt. Auf Grund dessen darf sich das Handy während des Ablaufen des Countdowns nur in Ruhe (oder einer nicht beschleunigten Bewegung) befinden.
3) Da die dreidimensionale Messung durch drei senkrecht aufeinander stehende Beschleunigungssensoren realisiert wird, darf das Handy nach drücken der Start-Taste nicht mehr in seiner räumlichen Lage verändert werden, da sonst die Erdanziehungskraft teilweise anders wirkt als bei der Nullsetzung.
4) Die meisten in Smartphones eingebauten Sensoren können nur Beschleunigungen zwischen -2g und +2g messen.
5) Auf Grund der Prozessorauslastung kann nicht exakt alle 100 ms gemessen werden, in der Tabelle werden aber als didaktische Vereinfachung trotzdem exakt diese Zeitwerte angegeben. Dies trifft in sehr guter Näherung auch zu.
6) Auf Grund der Prozessorkapazität können keine Messungen durchgeführt werden, die länger als 60 s sind, nach 60 s wird die Messung automatisch abgebrochen.
7) Das Zeichnen der Graphen ist für das Handy (derzeit noch) ein enormer Rechenaufwand, es kann daher einige Sekunden dauern.
8) Unter den "Erweiterten Einstellungen" kann man sich die Option für numerische Integrale anzeigen, dies ist sowohl für den Graph als auch für die Tabelle möglich. Unter bestimmten experimentellen Umständen kann das Integral genau die Geschwindigkeitskurve abbilden. Für Versuche, bei denen das Integral als Geschwindigkeitskurve genutzt werden soll, müssen plötzliche Stöße vermieden werden.
9) Generell sind Sie gut beraten, bei Nutzung der Integralfunktion das Smartphone nicht zu plötzlich zu beschleunigen oder abzubremsen. Auch Unebenheiten nimmt der Sensor als Stöße war, die sich auf das Integral ungünstig auswirken können. Auch sind Kreisbewegungen zu vermeiden.
10) Alle diese technischen Limitierungen können sie didaktisch zu ihrem Vorteil nutzen: Sie verlangen von Ihren Schülern eine genaue Planung des Versuches, um die Funktion der Beschleunigungsmessung per numerischem Integral wirklich nutzen zu können. Denkbar hierbei sind Versuche mit der Luftkissenbahn oder Versuche mit der schiefen Ebene.

Wer mitentwickeln will, darf das gerne tun. Hier ist der Code: http://db.tt/Y3mqSCpA App by Lisa Marquant (Playgroup Heidelberg)

The app is designed to measure the acceleration and process the measured values ​​for students. The app can display the values ​​in tables and graphs at. There is also the option to display the values ​​of the integral, which represents the rate of compliance with certain conditions, which are listed below.

This app has pictures of: http://tinyurl.com/pobp45z by http://commons.wikimedia.org/wiki/User:G.Hagedorn (CC-BY-SA 3.0).

For the experiments, when the app is used, there are a few points to consider:

1) Even if the phone is idle, acceleration sensors provide partial values ​​that vary from 0 - the "noise", so the acceleration in experiments should not be too low. How strongly deviate from the values ​​0, depends on the sensors. To determine this value for your own device, a calibration should be performed before starting the measurement. Unfortunately, this calibration can not be stored and is currently carried out at each restart of the app (not in every measurement!). For graphs in which the acceleration does not exceed the value determined, a warning will be displayed. No calibration is performed, a default value of 0.3 m / s ² is believed this is the largest recorded to date noise value on my own smartphone. The accelerations in the experiments should be above the calculated value.
2) Since it is actually to force gauge with the acceleration sensors, the gravitational force always acts on this. This is measured by the app during the countdown, and then eliminated, the measured values ​​at this point as 0 m / s ² set. Due to this, the cell phone while running the countdown only at rest (or a non-accelerated motion) may be located.
3) Since the three-dimensional measurement is realized by three mutually perpendicular accelerometers, may the phone by pressing the start button will no longer be altered in its spatial position, otherwise the force of gravity acts as a partially different from the zero setting.
4) Most of the built-in smart phones sensors can only measure accelerations between-2g and +2 g.
5) Due to the processor utilization can not be accurately measured every 100 ms, in the table but still accurately stated as didactic simplification, these time values. This is also a very good approximation.
6) Due to the processing power measurements can not be performed, which are longer than 60 s, 60 s after the measurement is automatically terminated.
7) The drawing of the graphs for the mobile phone (currently) an enormous computational effort, it may take a few seconds.
8) Under the "Advanced Settings" you can see the option for numerical integrals, it is possible for both the graph and the table. Under certain experimental conditions, the integral can accurately depict the velocity curve. For experiments in which the integral is to be used as a speed curve, sudden jolts must be avoided.
9) In general, you are well advised not to smartphone suddenly speed up or slow down with use of the integral function. Unevenness takes the sensor was as shocks that can have an adverse effect on the integral. Also, circular movements are to be avoided.
10) All of these technical limitations it can didactically to their advantage: they require from your students an accurate planning of the experiment in order to really make use of the function of the acceleration measurement by numerical integral can. Conceivable here are experiments with the air track or experiments with the inclined plane.

Who wants to co-develop, which may like to do. Here is the code: http://db.tt/Y3mqSCpA