ทดลองฟิสิกส์ที่ไม่คาดคิดสำเร็จด้วยแค่สมาร์ทโฟน

เผยแพร่เมื่อวันที่ 21 เมษายน 2569 เวลา 11:00 น. EDT

เบรดี้ (Brady) เป็นนักข่าวเทคโนโลยีของ MakeUseOf มีประสบการณ์หลายปีครอบคลุมมือถือ คอมพิวติ้ง และเทคทั่วไป เขาเน้นโทรศัพท์ Android และอุปกรณ์เสียง และมีปริญญาตรีสาขาวารสารศาสตร์จาก St. John's University

เบรดี้เขียนให้หนังสือพิมพ์อย่าง Android Central, Android Authority, XDA, Android Police, iMore และอื่นๆ มีประสบการณ์รายงานงานใหญ่ของ Google, Apple, Samsung และงานแสดงสินค้าอย่าง Lenovo Innovation World และ IFA

เวลาว่างเขาชอบดูบาสเกตบอล Big East และวิ่ง

มีเพียงไม่กี่ส่วนประกอบของสมาร์ทโฟนที่ผู้ใช้ทั่วไปสนใจ และรายการมักเริ่มจาก 프로เซสเซอร์, แบตเตอรี่ และหน้าจอ ในขณะที่เกือบไม่มีใครคิดถึงเซ็นเซอร์เฉพาะทางอย่าง gyroscope หรือ proximity sensor พวกมันเป็นส่วนสำคัญที่สุดของอุปกรณ์ของคุณ พวกมันขับเคลื่อนฟีเจอร์หลักที่คุณไม่ได้รู้ตัวเลย เช่น ตอนหน้าจอหมุนอัตโนมัติ หรือตอนหน้าจอดมืดหลังกดโทรศัพท์หูสำหรับรับสาย

นอกจากฟีเจอร์สำคัญที่เราคิดว่าทุ้มตำแล้ว เซ็นเซอร์ของสมาร์ทโฟนยังทำหน้าที่เป็นเครื่องมือซ่อนเร้นที่คุณสามารถใช้แก้ปัญหาประจำวันหรือทดลองจริงได้ แอปภายนอกอย่าง Physics Toolbox หรือ Phyphox ปลดล็อกเครื่องมือเหล่านี้ ให้คุณปรับใช้ได้อย่างอิสระ ผมทดสอบเอง และไม่เชื่อว่าสมาร์ทโฟนของผมสามารถใช้ Sonar — ใช่ Sonar จริงๆ — เพื่อระบุระยะทางของวัตถุโดยใช้ความเร็วของเสียง ด้วยโทรศัพท์สองเครื่อง คุณแม้แต่สามารถวัดความเร็วของคลื่นเสียงได้ด้วยเครื่องมือ Acoustic Stopwatch ของ Phyphox

Sonar และ Acoustic Stopwatch ทั้งคู่ฟรีในแอป Phyphox — นี่คือวิธีที่คุณสามารถลองทดลองฟิสิกส์อัจฉริยะเหล่านี้เอง

ใช้ Sonar วัดระยะทาง

ส่งเสียง chirp สั้นๆ เพื่อหาว่าวัตถุอยู่ห่างแค่ไหน

Sonar ย่อมาจาก sound navigation and ranging ทำงานโดยส่งคลื่นเสียงสั้นๆ ที่จะสะท้อนกลับจากวัตถุทางกายภาพในสิ่งแวดล้อม เนื่องจากคุณรู้ว่าความเร็วเสียงประมาณ 340 เมตรต่อวินาที คุณสามารถคำนวณระยะทางของวัตถุนั้นได้โดยการวัดเวลาที่เสียงใช้ในการสะท้อนกลับ โทรศัพท์ของคุณมีลำโพงและไมโครโฟน จึงสามารถปล่อย "chirp" ที่จะสะท้อนจากพื้นผิวสิ่งแวดล้อมและถูกตรวจจับโดยไมโครโฟนเมื่อกลับมา ระยะเวลาที่ใช้ คูณกับความเร็วเสียง และหารสอง จะบอกระยะทางของวัตถุ

เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด คุณต้องการสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ ถ้าคุณใช้สมาร์ทโฟนในห้องสุ่มๆ เสียง chirp ที่ปล่อยออกจะสะท้อนจากทุกพื้นผิวใกล้เคียง ให้ผลลัพธ์ไม่สมบูรณ์ คุณต้องการสิ่งแวดล้อมที่มีเสียงรบกวนน้อยที่สุด และคุณสามารถสร้างสิ่งแวดล้อมนี้ได้โดยการสร้างเกราะป้องกันเพื่อบล็อกการสะท้อนที่ไม่ต้องการ เกราะทำเองจากของใช้ในบ้านทั่วไปอาจรวมถึง ฟองน้ำห่อของ, หมอนโซฟา หรือเสื้อผ้า

สุดท้าย คุณต้องการวัตถุสะท้อน — เช่น จาน — เพื่อชี้ไปที่ลำโพงและไมโครโฟนของโทรศัพท์ ใช้เกราะล้อมรอบโทรศัพท์ในทุกทิศทาง ยกเว้นทิศทางที่หันหน้ากับวัตถุสะท้อน

จากนั้น เปิดแอป Phyphox และเริ่มทดลอง Sonar คุณต้องวางโทรศัพท์ภายในเกราะที่ทำเอง เพื่อให้แอปจับได้แค่เสียงสะท้อนและสะท้อนกลับที่คุณพยายามบันทึก กราฟระยะทางแบบเรียลไทม์จะแสดงยอดสูงเมื่อแอปปล่อยเสียง chirp แอปคำนวณให้คุณอัตโนมัติ แสดงผลเป็นกราฟระยะทาง แทนที่จะเป็นกราฟเวลา คุณสามารถย้ายวัตถุสะท้อนเข้าใกล้หรือห่างออกไป และดูแอปคำนวณระยะทางที่แตกต่างกันในหลายการทดสอบ

ลองใช้ Acoustic Stopwatch วัดเสียง

ด้วยโทรศัพท์สองเครื่องและเทปวัด คุณสามารถหาความเร็วเสียงได้

เพื่อวัดความเร็วเสียงที่แม่นยำ คุณต้องใช้ฟีเจอร์ Acoustic Stopwatch ของ Phyphox โดยพื้นฐานแล้ว มันทำงานกับโทรศัพท์สองเครื่องและเทปวัด เพื่อระบุความเร็วของคลื่นเสียง Acoustic Stopwatch เริ่มจับเวลาเมื่อตรวจจับเสียงพอดี และหยุดเมื่อตรวจจับเสียงครั้งที่สองที่มีความดังคล้ายกัน ดังนั้น วางโทรศัพท์สองเครื่องห่างกันระยะหนึ่ง และวัดระยะห่างที่แน่นอนระหว่างพวกมัน

จากนั้น เริ่มทดสอบ Acoustic Stopwatch ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมไม่ได้เริ่มหรือหยุดนาฬิกาโดยบังเอิญ โดยการเพิ่มระดับเกณฑ์เสียง (audio threshold level) จากนั้น เมื่อเสียงพื้นหลังไม่ได้ทริกเกอร์นาฬิกาแล้ว เริ่มทดสอบ ด้วยคนคนละคนอยู่ข้างโทรศัพท์แต่ละเครื่อง ชlagtมือสลับกัน คนแรกชlagt จะเริ่มนาฬิกาทั้งสอง ในขณะที่คนที่สองชlagt จะหยุดนาฬิกาทั้งสอง

ทริกคือ การชlagtครั้งแรกจะเริ่มนาฬิกาเครื่องแรกก่อนเครื่องที่สอง และการชlagtครั้งที่สองจะหยุดนาฬิกาเครื่องที่สองก่อนเครื่องแรก คุณจะได้เวลาที่วัดได้สองค่าบนโทรศัพท์สองเครื่อง ความล่าช้าระหว่างแต่ละเครื่องสามารถคำนวณได้โดยการหาระยะห่างระหว่างโทรศัพท์ด้วยความเร็วเสียง ใช้ค่านั้น คูณระยะห่างระหว่างโทรศัพท์ด้วยสอง และหารด้วยความล่าช้าที่คุณคำนวณไป นี่จะให้คุณความเร็วเสียงที่แม่นยำ

นี่คือการทดลองคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ที่ฉลาด ที่ต้องการแค่โทรศัพท์สองเครื่องและเทปวัด ถ้าคุณสับสน ผมแนะนำให้ดูวิดีโอ Phyphox บน YouTube ทีมพัฒนาแอปฟรีทำงานสาธิตได้ดีมากในการแสดงให้เห็นว่ามันทำงานยังไงในโลกจริง

ทุกอย่างที่คุณทำได้กับ Phyphox

มันคือกุญแจสู่การปลดล็อกเซ็นเซอร์ฮาร์ดแวร์ในโทรศัพท์ของคุณ

หลังจากลองทดสอบเหล่านี้เอง คุณจะสาธิตได้ว่าสมาร์ทโฟน (หนึ่งหรือสองเครื่อง) สามารถใช้วัดระยะทางวัตถุและคำนวณความเร็วเสียงได้ นี่คือการสาธิตที่น่าสนใจมาก เนื่องจากส่วนใหญ่ของเราจินตนาการถึงการสำรวจทะเลลึกตอนคิดถึง Sonar ใช่ สมาร์ทโฟนของคุณสามารถใช้ Sonar ได้จริง — แม้อาจยากที่จะได้ค่าที่แม่นยำ และด้วย Acoustic Stopwatch คุณสามารถวัดเวลาระหว่างเหตุการณ์เสียงสองเหตุการณ์ และคำนวณความเร็วเสียงจากผลลัพธ์ได้

การนำ Phyphox ไปใช้เหล่านี้เพียงจุดเริ่มต้น คุณยังสามารถใช้แอปนี้ทดลองเซ็นเซอร์สมาร์ทโฟนอื่นๆ รวมถึง แสง, proximity, gyroscope, magnetometer และอีกมากมาย มันฟรีทั้งหมด และให้คุณใช้เซ็นเซอร์ที่คุณไม่เคยรู้ว่ามีอยู่ภายในอุปกรณ์ของคุณ

Phyphox

Phyphox เป็นแอปมือถือฟรีที่ให้คุณเข้าถึงเซ็นเซอร์ฮาร์ดแวร์ของสมาร์ทโฟนเพื่อทดลองฟิสิกส์จริง แอปนี้พัฒนาที่สถาบันฟิสิกส์ A ที่ 2 ของ RWTH Aachen University รองรับการใช้ accelerometer, magnetometer, gyroscope, pressure, microphone, proximity และ GPS sensors