擅闯Phyphox后花园学写能量损耗源代码

1 引言

近期在研究Phyphox的编程方法,本着练手的目的,把以前做过的科学探究项目“探究弹性球弹跳过程中的能量耗散规律”做成了一个案例,解决了一些技术难题,把实验者从技术层面上解放出来,将更多的精力投放对科学本质的探究上。

2 程序编写

本实验设计的核心思路是用Phyphox的加速度计来感知弹性球在桌面上弹跳时引起的桌面的振动。

把手机放置在水平桌面上;如果有手机皮套则需要取下,方便手机感应弹性球撞击桌面引发的桌面振动;将弹性球从某一高度释放,使弹性球在桌面上发生多次连续弹跳,phyphox的加速度计将会记录每次弹跳引发桌面振动的尖峰,测量相邻两个尖峰之间的时间,这就是弹性球反弹后滞空时间。

根据弹性球弹跳前后的滞空时间可以计算弹性球弹跳前后的动能,进而得到每次弹跳过程中的能量耗散情况。对个弹跳系列的跟踪分析,可以得到弹性球在弹跳过程中能量耗散的一般规律。

程序编写

3 实验效果

参考实验说明开始实验,弹性球会在桌面上连续弹跳很多次,Phyphox会记录下一系列尖峰。选定一个尖峰对应的弹跳过程进行研究,利用该尖峰与两侧相邻尖峰的时间差,就可以计算该尖峰所对应的弹跳前后的动能值以及能量耗散情况。

读取第一个滞空时间

读取第二个滞空时间

数据分析

将测得的两个滞空时间输入系统,系统就会按照竖直上抛的规律计算出该次弹跳的初动能、末动能和弹跳过程中能量耗散的比例。

更换不同的弹跳过程进行重复测算,可以得到在一个弹跳系列中每次弹跳所对应的能量耗散比例。

可以发现,每一次弹跳的能量耗散比例都是基本相等的。

4 说明

文中截图是为了测试程序的效果,并不是真实的实验数据。对弹性球弹跳过程中的能量耗散规律,微主已经进行了相应的研究,感兴趣的网友可以点击下面的链接。

用Phyphox探究弹性球弹跳过程中的机械能衰减规律

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