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S M A R T E PH YS I K |Beschleunigungen messen mit SPARKvueDie App SPARKvue arbeitet mit dem in iPhone, iPod touch oder iPadbefindlichen Beschleunigungssensor. Zudem können auch weitereexterne Sensoren ausgelesen werden, welche die Firma Pasco vertreibtund die über Bluetooth ihre Sensordaten an das Mobilgerät senden.

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Handhabung der AppNach dem Starten der App wird dasHauptmenü dargestellt, in dem diebereits aufgenommenen Messungenlistenartig aufgeführt sind. Sie kön-nen nochmals aufgerufen werden.

Zur Aufnahme einer neuen Mes -sung, muss der Button „Add Experi-ment“ im rechten oberen Bildschirm-rand (Symbol +) bedient werden,wonach sich das Menü der Grundein-stellungen öffnet. Dort kann man einneues Experiment mit einem Titelversehen und eine Kurzbeschreibunghinzufügen. Zudem besteht dieMöglichkeit, eine Größe zu wählen,die während der Messung grafischdargestellt werden soll. Im Falle derBeschleunigung sind dies entwederdie jeweiligen Beschleunigungskom-ponenten in x-, y- oder z-Richtungoder der Betrag der Beschleunigung.Außerdem kann man wählen, ob dieMesswerte in m/s² oder in g ange-zeigt werden sollen.

Unabhängig von den hier vorge-nommenen Einstellungen werdenspäter alle Größen in beiden Maßein-

2 /T l g= π

heiten exportiert. Neben der Einstel-lung der Messfrequenz (typisch fürBewegungsexperimente sind diemaximale Frequenz von 100 Hz)kann man auch noch eine bestimmteMessdauer wählen. Meist ist es sinn -voll, die Messung manuell zu startenund zu beenden („Automatic Stop“bei der Option „Duration“ ausschal-ten; entspricht der Grundeinstel-lung).

Durch Betätigen des Done-Buttons im rechten oberen Bild-schirmrand werden die Einstellungengespeichert, und man kehrt insHauptmenü zurück.

Um eine Messung mit den zuvoreingestellten Grunddaten durchfüh-ren zu können, betätigt man in derListe im Hauptmenu den zuvorangegebenen Namen. Dann öffnetsich ein neues Fenster mit einemMessdiagramm. Bei Verwendung desBeschleunigungssensors erscheintauf der x-Achse die Zeit und auf dery-Achse die in der Grundeinstellungder gewählten Messgröße. DurchBetätigen des grünen Play-Buttonsstartet die Messung, und der zeitlicheVerlauf der Messgröße wird darge-stellt. Durch Wischen über den Bild -schirm können ebenso Absolutwerteentweder als Dezimalzahl oder ineiner „Tachometer“-Darstellung auf -gerufen werden.

© 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.phiuz.de 2/2013 (44) Phys. Unserer Zeit 97

Der Aufbau des Beschleunigungssen-sors in iOS-Geräten entspricht demvon Android-Smartphones, der be -reits im letzten Beitrag erläutertwurde [1, 2]. Von den vielfältigenAnwendungsmöglichkeiten wählenwir hier die Bewegungsanalyse einerKinderschaukel aus.

Befestigt man eines der iOS-Mo -bilgeräte an einer Schaukel (Abbil-dung 1), so lassen sich grundlegendeZusammenhänge des mathemati-schen Pendels analysieren. Man ver -setzt die Schaukel so lange in Bewe-gung, bis die Auslenkung für einfreies Schwingen ausreicht. Da Glei -chung (1) nur für kleine Winkel gilt,sollte die Auslenkung 15° nichtüberschreiten. Nach Ende der Mes-sung werden die Daten in ein Tabel-lenkalkulationsprogramm importiertund dort grafisch (Abbildung 2) undrechnerisch analysiert.

Misst man die Beschleunigungüber einen ausreichend langenZeitraum, so lässt sich unter anderemdie Periode T aus dem Diagrammbestimmen. Durch Messen der Längeder Schaukelseile l überprüft manden Zusammenhang

SPARKvueKategorie: MesswerterfassungFachgebiet: Abhängig vom verwendetenSensorPlattform: iOS (iPhone, iPod touch, iPad)Sensor: eingebauter Beschleunigungs-sensor sowie alle über AirLink2 ange-schlossene Sensoren der Firma PascoSpeichermöglichkeit: jaExportmöglichkeit: jaKosten: kostenfreiBedienung: sehr gutSprache: EnglischLink: itunes.apple.com/de/app/sparkvue/id361907181

Zeitlicher Verlauf der Beschleunigungbei einer Schaukelschwingung (Normalkomponente).

Abb. 1 Der iPod touch wurde mitKlebeband an der Kinderschaukelbefestigt.

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Durch erneutes Betätigen des nunroten Play-Buttons wird die Mes sungbeendet. Die Daten können dann aufdem iPhone, iPod touch oder iPadgrafisch ausgewertet wer den. Alterna-tiv lassen sie sich durch Anklicken desPfeils in der rechten unteren Bild-schirmecke per E-Mail als csv-Dateiverschicken oder – sofern die AppDropbox installiert ist – in die persön-liche Dropbox-Cloud hochladen. Esbesteht außerdem die Möglichkeit,durch Verwenden eines externenAdapters (iFlashDrive) die Daten perUSB-Anschluss an den PC zu übertra-gen [3]. In allen drei Fällen könnendie Messwerte in ein Tabellenkalkula-tionsprogramm importiert und dortweiter ausgewertet werden [4].

Verwenden externer SensorenUm externe Sensoren der FirmaPasco mit den iOS-Mobilgeräten zuverbinden, ist stets der Bluetooth-Adapter Airlink 2 erforderlich, an dendie jeweiligen Sensoren angeschlos-

sen werden [5]. An externen Senso-ren stehen unter anderem Ultra schall -entfernungsmesser, Temperatur-,Spannungs-, Magnetfeld- oder Be-leuchtungssensoren (mit größeremMessbereich als die internen) zurVerfügung. Der Airlink 2 muss einge-schaltet und in den allgemeinenGeräteeinstellungen mit dem iOS-Gerät verbunden werden (Einstel-lung => Allgemein => Bluetooth =>Bluetooth einschalten => verbindenmit angezeigten Airlink).

Nach erfolgreicher Verbindungleuchtet die grüne Kontrollleuchtedes Airlinks als Dauersignal auf. Nunkann der Sensor analog zum Vorge-hen beim Beschleunigungssensor mitSPARKvue ausgelesen werden: Zu -nächst neue Messung anlegen, überdie Grundeinstellungen Messgrößeund Messfrequenz einstellen, dannneue Messung öffnen und Messwert-aufnahme starten. Der Export erfolgtanalog zum Exportieren der Be-schleunigungsmesswerte.

Noch ein Hinweis: Diese Appunterscheidet sich von der AppSPARKvue HD, die kostenpflichtig istund nur für iPad und Android-Tabletsangeboten wird.

Im nächsten Beitrag beschreibenwir die App AudioKit (iOS), mit derbeispielsweise mittels Mikrofonerfasste akustische Signale dargestelltwerden können.

Literatur[1] J. Kuhn, T. Wilhelm, S. Lück, Phys. Unserer

Zeit 2012, 44, 44. [2] B. Watzka, S. Scheler, T. Wilhelm,

PdN-PhiS. 2012, 61(7), 25.[3] i-flashdrive.de[4] P. Vogt, J. Kuhn, M. Wild, Experimente mit

Smartphones – grundlegende Mechanik,RAAbits Physik SEK I/II, Dr. Josef RaabeVerlag, Stuttgart 2012.

[5] www.pasco.com/prodCatalog/PS/PS-2010_pasport-airlink-2/index.cfm

Jochen Kuhn, TU Kaiserslautern, Patrik Vogt, Realschule Plus Herx-

heim, Thomas Wilhelm, Uni Frank-furt, Stephan Lück, Uni Würzburg

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I M B L I C K W I N K E L |Verräterische Lichtmuster in der TeetasseEin senkrecht durch eine dünne Wasserschicht dringender Laserstrahlzeichnet auf dem Boden eines Gefäßes ein strukturiertes Ringsystem.Ursache ist die diffuse Reflexion am Tassenboden.

Als ich einmal rein spielerisch miteinem grünen Laserpointer in eineweiße Tasse mit grünem Tee zielte,zeichnete sich auf dem Boden eineauf den ersten Blick merkwürdigeStruktur ab (Abbildung 1). Der helleFleck im Zentrum war erwartungsge-mäß umgeben von einem dunklenBereich. Doch merkwürdigerweisewurde es ab einem bestimmtenAbstand schlagartig wieder hell.Woher kommt das Licht, das diesenBereich erhellt, und warum tritt derEffekt in einem ganz bestimmtenAbstand auf?

Wenn der Laserstrahl auf denTassenboden trifft, wird er spiegelndund diffus reflektiert. Bei der spie-

gelnden Reflexion kehrt das senk-recht einfallende, nur leicht divergie-rende Licht zum großen Teil zumLaserpointer zurück, erkennbar ander Aufhellung im Zentrum. Derzentrale Fleck ist so intensiv, dasssowohl die Rezeptoren der Augenwie die Chips der Kamera „überlau-fen“ (Blooming). Dies äußert sichzum einen in der Weißfärbung, zumanderen wirkt der erhellte Bereichdadurch etwas grö ßer als demDurchmesser des Laserstrahls ent-spricht. Die Helligkeit klingt dannjedoch erwartungsgemäß sehrschnell mit der Entfernung zumMittelpunkt ab.

Man würde jedoch nicht erwar-ten, dass die Helligkeit ab einem ganzbestimmten Abstand nahezu schlag-artig wieder einsetzt. Ursache hierfürist die diffuse Reflexion von einemTeil des Lichts. Denn lässt man denLaserstrahl beispielsweise auf einkleines Stück Spiegelfolie fallen, dasman im Zentrum auf dem Boden der

Abb. 1 Ein dunkler „Halo“ und ein heller Ring umgeben denhellen Reflex des Laserstrahls auf dem Boden der weißenTeetasse, in der sich eine Schicht von einigen MillimeternFlüssigkeit befindet.