El smartphone como barómetro en experimentos de Física

Isabel Salinas

Spain

Universitat Politècnica de València

Marcos H. Giménez

Spain

Universitat Politècnica de València

Juan A. Monsoriu

Spain

Universitat Politècnica de València

Juan Carlos Castro-Palacio

United Kingdom

Imperial College London

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Aceptado: 18-01-2018

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Publicado: 05-02-2018

DOI: https://doi.org/10.4995/msel.2018.9021
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Palabras clave:

teléfonos inteligentes, hidrostática, enseñanza de la Física

Agencias de apoyo:

al Instituto de Ciencias de la Educación de la Universitat Politècnica de València (España)

Resumen:

En este trabajo se presentan dos experimentos que sacan partido del sensor de presión de los teléfonos inteligentes, utilizándolo para determinar su valor en el seno de agua en equilibrio en una probeta. En un primer experimento, destinado a estudiantes de Secundaria y niveles superiores, las medidas de la presión obtenidos a diferentes profundidades permiten realizar un ajuste lineal, comprobando así la validez de la Ley de Stevin.  Además, a partir de dicha ley y de los parámetros del ajuste se puede determinar la densidad del agua. Los valores obtenidos indirectamente por este procedimiento difieren entre un 2% y un 4% del resultado de dividir entre sí la masa y el volumen de una muestra. En un segundo experimento, más enfocado a estudiantes de primeros cursos universitarios de asignaturas de Física, el teléfono móvil sumergido oscila suspendido de un muelle. Las medidas del sensor de presión permiten, mediante la Ley de Stevin, obtener la serie temporal de la presión en la correspondiente oscilación amortiguada, cuyos parámetros se determinan mediante un ajuste no lineal. La comparación de la pulsación libre obtenida a partir de estos valores difiere en un1,5% respecto del obtenido a partir de la medición directa del periodo fuera del agua.  En ambos casos, los resultados obtenidos indican la efectividad del método utilizado en contextos docentes.

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Citas:

Alonso, M., Finn, E. J. (1992). Physics. Addison-Wesley Publishing Company.

Bobillo-Ares, N. C., Fernandez-Nu-ez, J. (1995). Two-dimensional harmonic oscillator on an air table. Eur. J. Phys. 16, 223-7. https://doi.org/10.1088/0143-0807/16/5/006

Castro-Palacio, J. C., Velazquez-Abad, L., Gimenez, F., Monsoriu, J. A. (2013a). A quantitative analysis of coupled oscillations using mobile accelerometer sensors. Eur. J. Phys. 34, 737-44. https://doi.org/10.1088/0143-0807/34/3/737

Castro-Palacio, J. C., Velazquez-Abad, L., Gimenez, M. H., Monsoriu, J. A. (2013b). Using a mobile phone acceleration sensor in physics experiments on free and damped harmonic oscillations. Am. J. Phys. 81, 472. https://doi.org/10.1119/1.4793438

Castro-Palacio, J. C., Velazquez-Abad, L., Gómez Tejedor, J. A., Manjón, F. J., Monsoriu, J. A. (2014). Using a smartphone acceleration sensor to study uniform and uniformly accelerated circular motions. Rev. Bras. Ensino Fis. 36, 2315. https://doi.org/10.1590/S1806-11172014000200015

Chevrier, J., Madani, L., Ledenmat, S., Bsiesy, A. (2013). Teaching classical mechanics using smartphones. Phys. Teach. 51, 376. https://doi.org/10.1119/1.4818381

Forinash, K., Wisman, R. F. (2012). Smartphones as portable oscilloscopes for physics labs. Phys. Teach. 50, 242. https://doi.org/10.1119/1.3694081

Giménez, M.H., Castro-Palacio, J. C., Gómez-Tejedor, J. A., Velazquez, L., Monsoriu, J. A. (2017). Theoretical and experimental study of the normal modes in a coupled two-dimensional system. Revista Mexicana de Física E 63, 100-106.

Gomez-Tejedor, J. A., Castro-Palacio J. C., Monsoriu, J. A. (2015). Frequency Analyser: A New Android Application for High Precision Frequency Measurement. Comp. Ap. Eng. Educ. 23(3) 471-476 https://doi.org/10.1002/cae.21618

Gomez-Tejedor, J. A., Castro-Palacio, J. C., Monsoriu, J. A. (2014). The acoustic Doppler effect applied to the study of linear motions. Introduction to linear motions. Eur. J. Phys. 35, 025006 https://doi.org/10.1088/0143-0807/35/2/025006

Gomez-Tejedor, J. A., Castro-Palacio, J. C., Monsoriu, J. A. (2014). Direct measurement of the speed of sound using a microphone and a speaker. Phys. Educ. 49, 310. https://doi.org/10.1088/0031-9120/49/3/310

Kuhn J., Vogt, P. (2013a). Analyzing acoustic phenomena with a smartphone microphone. Phys. Teach. 51, 118. https://doi.org/10.1119/1.4775539

Kuhn J., Vogt, P. (2013b). Smartphones as experimental tools: different methods to determine the gravitational acceleration in classroom physics by using everyday devices. Eur. J. Phys. Educ. 4, 16.

Levenberg K. (1944). A method for the solution of certain non-linear problems in least squares. Quart. Appl. Math. 2 164-8. https://doi.org/10.1090/qam/10666

Macchia, S. (2016), Analyzing Stevin's law with the smartphone barometer. Phys. Teach. 54, 373. https://doi.org/10.1119/1.4961185

Marquardt D. (1963). An algorithm for least-squares estimation of nonlinear parameters. SIAM J. Appl. Math. 11 431-41. https://doi.org/10.1137/0111030

Monteiro, M., Cabeza C., Martí, A. C. (2014). Exploring phase space using smartphone acceleration and rotation sensors simultaneously. Eur. J. Phys. 35, 045013. https://doi.org/10.1088/0143-0807/35/4/045013

Monteiro, M., Cabeza, C., Martí, A. C. (2014). Rotational energy in a physical pendulum. Phys. Teach. 52, 561. https://doi.org/10.1119/1.4865529

Parolin, S. O., Pezzi, G. (2013). Smartphone-aided measurements of the speed of sound in different gaseous mixtures. Phys. Teach. 51, 508. https://doi.org/10.1119/1.4824957

Sans, J. A., Manjon, F. J., Pereira, A. L. J., Gomez-Tejedor, J. A., Tuset-Sanchis, L., Castro-Palacio, J. C., Gómez-Tejedor, J. A., Manjón, F. J., Monsoriu, J. A. (2015). The study of two-dimensional oscillations using a smartphone acceleration sensor: example of Lissajous curves. Phys. Educ. 50, 580. https://doi.org/10.1088/0031-9120/50/5/580

Monsoriu, J. A. (2013). Oscillations studied with the smartphone ambient light sensor. Eur. J. Phys. 34, 1349. https://doi.org/10.1088/0143-0807/34/6/1349

Shakur, A., Sinatra, T. (2013). Angular momentum. Phys. Teach. 51, 564. https://doi.org/10.1119/1.4830076

Silva, N. (2012). Magnetic field sensor. Phys. Teach. 50, 372. https://doi.org/10.1119/1.4745697

Streepey J. W. (2013). Using ipads to illustrate the impulse-momentum relationship. Phys. Teach. 51, 54. https://doi.org/10.1119/1.4772044

Thoms, L. J., Colicchia, G., Girwidz, R. (2013). Color reproduction with a smartphone. Phys. Teach. 51, 440. https://doi.org/10.1119/1.4820866

Vieyra Software, Physics Toolbox Suite ver. 1.7.3., downloaded in September 2017 from: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.chrystianvieyra.physicstoolboxsuite

Vogt P. y Kuhn J. (2012). Analyzing free fall with a smartphone acceleration sensor. Phys. Teach. 50, 182. https://doi.org/10.1119/1.3685123

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