Два смартфона и рулетка: это все, что нужно для точного измерения скорости звука

22 квітня 2026 р. 09:28

22 квітня 2026 р. 09:28

Есть лишь несколько компонентов смартфона, которые интересуют рядового пользователя, и список обычно начинается с процессора, аккумулятора и экрана. Тогда как о нишевых сенсорах вроде гироскопа или датчика приближения почти никто не думает, они являются одними из важнейших частей устройства.

Именно они обеспечивают ключевые функции, которых вы даже не замечаете, — например, автоматический поворот экрана или затемнение дисплея, когда вы прижимаете телефон к уху во время звонка. Сенсоры смартфона — это скрытые инструменты, которыми можно пользоваться для решения повседневных задач или проведения реальных экспериментов . Сторонние приложения вроде Physics Toolbox или Phyphox раскрывают эти инструменты, позволяя использовать их по своему усмотрению.

MakeUseOf проверили это — и доказали, что смартфон способен использовать гидролокатор (сонар) — да, тот самый сонар — чтобы определять расстояние до объектов с помощью скорости звука. При наличии двух телефонов можно даже измерить, как быстро распространяются звуковые волны, — с помощью инструмента Acoustic Stopwatch в Phyphox.

И сонар, и Acoustic Stopwatch доступны в приложении Phyphox абсолютно бесплатно. Phyphox позволяет использовать аппаратные сенсоры смартфона для реальных физических экспериментов . Приложение разработано во 2-м Институте физики A при RWTH Aachen University. Оно поддерживает работу с акселерометром, магнетометром, гироскопом, датчиком давления, микрофоном, датчиком приближения и GPS.

Сонар для измерения расстояния

Sonar расшифровывается как «звуковая навигация и дальномер» (sound navigation and ranging); он работает, посылая короткие звуковые импульсы, которые затем отражаются от физического объекта в вашем окружении. Поскольку известно, что скорость звука составляет примерно 340 метров в секунду, можно оценить расстояние до объекта, измерив время, необходимое для возвращения отраженного звука.

В вашем телефоне есть динамик и микрофон, поэтому он может излучать «сигнал», который затем отражается от поверхностей в окружающей среде и фиксируется микрофоном после возвращения . Время, которое для этого требуется, умноженное на скорость звука и деленное на два, указывает на расстояние до объекта.

Для лучших результатов нужна контролируемая среда. Если просто воспользоваться смартфоном в обычной комнате, излучаемые сигналы будут отражаться от каждой близко расположенной поверхности, что даст несовершенный результат.

Нужно как можно меньше окружающего шума, и создать такую среду можно, соорудив экран для блокировки нежелательных отражений. Самодельный экран из подручных материалов может включать пенопластовую упаковку, подушки с дивана или одежду.
Наконец, нужен отражающий объект — например, тарелка — направленный в сторону динамика и микрофона телефона. С помощью экрана окружите телефон со всех сторон, кроме той, что обращена к отражателю.

Затем откройте приложение Phyphox и запустите эксперимент Sonar. Разместите телефон в самодельном экране так, чтобы приложение фиксировало только те эхо и отражения, которые вы хотите записать. На графике расстояния в режиме реального времени будут появляться пики по мере того, как приложение излучает сигналы.

Приложение выполняет вычисления самостоятельно, представляя результат в в виде графика расстояния, а не графика времени. Можно перемещать отражающий объект ближе или дальше и наблюдать, как приложение вычисляет различные расстояния в нескольких тестах.

Попробуйте акустический секундомер для измерения звука

Чтобы измерить точную скорость звука, нужно воспользоваться функцией Acoustic Stopwatch в Phyphox. По сути, она работает с двумя телефонами и рулеткой для точного определения скорости звуковых волн.

Acoustic Stopwatch запускается, когда фиксирует достаточно громкий звук, и останавливается, когда обнаруживает второй звук аналогичной громкости. Итак, разместите два телефона на определенном расстоянии друг от друга и измерьте точно, как далеко они находятся.

Затем запустите тест Acoustic Stopwatch. Убедитесь, что окружающий шум не запускает и не останавливает секундомер случайно — для этого повысьте уровень порога звука. Когда фоновый шум перестанет запускать секундомер, начинайте тест. Поставьте по одному человеку возле каждого телефона и хлопайте по очереди. Первый хлопок запустит оба секундомера, а второй — остановит их.

Хитрость заключается в том, что первый хлопок запустит первый телефон раньше второго, а второй хлопок остановит второй телефон раньше первого. На двух телефонах будут два разных измеренных времени. Задержка между каждым телефоном можно вычислить , разделив расстояние между телефонами на скорость звука.

Используя это значение, можно умножить расстояние между телефонами на два и разделить результат на только что вычисленную задержку. Это даст точную скорость звука.
Это остроумный математически-физический эксперимент, для которого нужны только два телефона и рулетка. Если что-то непонятно, рекомендую посмотреть видео Phyphox на YouTube выше. Команда, стоящая за бесплатным приложением, очень хорошо демонстрирует, как все это работает в реальных тестах.

Что еще можно делать с аппаратными сенсорами?

Попробовав эти тесты самостоятельно, вы наглядно убедитесь, как смартфон (или два) можно использовать для измерения расстояния до объектов и вычисления скорости звука. Это действительно захватывающая демонстрация, ведь большинство из нас представляет исследование глубин океана, когда думает о сонаре.

Да, ваш смартфон тоже может использовать сонар — хотя получить точный результат может быть непросто. А с помощью Acoustic Stopwatch можно измерить время между двумя акустическими событиями и вычислить скорость звука по полученному результату.

Эти возможности Phyphox — только начало. С помощью приложения можно также экспериментировать с сенсорами смартфона: освещенности, приближения, гироскопом, магнетометром и многими другими . Он абсолютно бесплатный и позволяет использовать сенсоры, о существовании которых вы даже не подозревали.

Настраиваем понты: 5 вещей, которые надо сделать, чтобы дешевый телефон ощущался как премиальный

Источник: MakeUseOf

Технології