Jak szybko obraca się spinner?

Mam spinner (nie spinnera, bo to przecież biernik, a w bierniku z męskonieżywotnymi nie ma końcówki -a). Wiem, urodziłem się już zbyt dawno, stąd znam tę zasadę odmiany oraz z tegoż samego powodu posiadam żonę.  Co więcej, jesteśmy razem już ponad rok. Na rocznicę ślubu zażyczyłem sobie otrzymać spinner:

 

 

Chciałem z lampkami, ale zaoszczędziła na mnie, niestety. Początkowo nauczyłem się nim obracać na wszystkich palcach, próbowałem na czole, na głowie, na stole, na złość właścicielce mieszkania, …

Pewnego dnia podczas bezmyślnej zabawy zauważyłem zupełnie przypadkowo, że na spinnerze pod pewnym kątem padania promieni światła tworzy się kształt księżyca:

 

 

Zdziwiło mnie to dosyć, ale zauważyłem szybko, że po prostu słońce odbija się od gładkich płaszczyzn ramion spinnera. Zwalniając obroty zabawki być może będziecie mogli to dostrzec. Niestety nie dysponuję dobrym zdjęciem, które by to obrazowało.

Co jednak powoduje powstanie kształtu półksiężyca? Oczywiście ruch, który pozornie scala odbijające światło punkty w ciągłe linie.

Jak wiadomo z teorii filmu, ludzkie oko musi oglądać co najmniej 24 obrazy w ciągu sekundy, aby mieć wrażenie ciągłości ruchu bez migotania. Nie wierzyłem, że spinner potrafi obracać się aż tak szybko. Ale chwila, przecież obraz półksiężyca generują aż 3 ramiona, zatem spinner musi kręcić się „tylko” z prędkością 24/3 = 8 obrotów na sekundę.

Trudno w to uwierzyć? Mnie było nieco trudno. Rzeczy, których nie dostrzegam, jak Wielki Wybuch, trudno mi sobie wyobrazić. 8 obrotów na sekundę to jednak trochę dużo. Przecież sekunda trwa tak krótko, co nie?

Zacząłem się zastanawiać jak zmierzyć ilość obrotów tego feralnego spinnera. Przecież można pewnie wykorzystać jakieś właściwości fizyczne, których mnie nie nauczono zbyt dobrze w szkole…

Ostatecznie wysłaliśmy ludzi na Księżyc. Zatem jak zmierzyć prędkość kręcącego się spinnera? Masz jakiś pomysł? Oczywiście domowymi metodami?

 

Podejście nr 1: pomiar światłem

 

Najprostsze wydało mi się przepuszczenie wiązki światła przez kręcący się spinner w celu pomiaru ilości błysków światła za pomocą fotodiody podłączonej do licznika. Niestety, pojawiły się tu 3 problemy: nie miałem sensownego źródła światła (lasera), fotodiody ani licznika. Fotodioda to takie elektroniczne ustrojstwo, które jest wrażliwe na światło i produkuje* odpowiednie impulsy elektryczne, kiedy światło dostaje się w jej „pole widzenia”.

* tak naprawdę fotodioda niczego nie produkuje. Do fotodiody podłączone jest zewnętrzne źródło zasilania, a ona tylko przepuszcza je dalej lub blokuje, w zależności od tego, czy „widzi” światło. Wystarczy policzyć ilość tych „pików” napięcia w ciągu sekundy.

 

https://static3.tme.eu/products_pics/2/b/b/2bbe0e417599a1059f028e0ceb26aa68/101640.jpg

Obrazek ukradziony z tme.eu w celach edukacyjnych

 

 

Podejście nr 2: pomiar pilotem od telewizora

 

Stwierdziłem następnie, że skoro nie mam źródła światła, to może wykorzystam promienie niewidoczne dla ludzkiego oka, to znaczy światło podczerwone. Mam zatem źródło światła (pilot) oraz fotodiodę w telewizorze. Problemem staje się tylko policzenie impulsów. Pomysł był taki, żeby przycisnąć guzik przełączania kanałów lub zwiększania głośności od 0.

 

http://img.koci.net.pl/images/img2017100.jpg

 

Niestety, oprogramowanie w moim telewizorze zapewne nie pozwoliłoby mi ogarnąć takiej ilości impulsów w tak krótkim czasie. Jest po prostu zbyt wolne. Poza tym wydaje mi się, że światło z pilota jest rozproszone, aby mogło trafić z każdego miejsca w telewizor, co jest przeszkodą w eksperymencie. Gdybym nie pozbył się komputerowego odbiornika podczerwieni wraz z kartą telewizyjną parę lat temu, to może udałoby mi się wykorzystać właściwości podczerwieni… no ale kto normalny ogląda jeszcze telewizję?

 

Podejście nr 3: pomiar magnesem

 

Jeśli spojrzysz na artykuł na Wikipedii dotyczący transformatora czy cewki albo masz po prostu licznik rowerowy i zainteresowało Cię przez moment jak to działa, to już wiesz, że jest tam magnes. Jest magnes oraz jakiś drut nawinięty na inny magnes. Teoretycznie gdyby przyczepić magnes do mojego spinnera i kręcić nim w sąsiedztwie nawiniętego na inny magnes drutu, powinny się wygenerować jakieś impulsy elektryczne, które będzie można zliczyć. Niestety, problemy były dwa: nie mam zielonego pojęcia jak to działa (pozdrawiam Zespół Szkół Łączności — zmarnowaliście 4 lata mojego życia) oraz nie posiadam odpowiednio szybkiego miernika. Idealny byłby oczywiście oscyloskop.

 

Podejście nr 4: pomiar klawiaturą

 

Kolejno wpadłem na pomysł, że spinner może uderzać w jakiś klawisz na klawiaturze lub myszy, a napisany przeze mnie jednolinijkowy skrypt zliczy uderzenia (wykorzystałbym program xev). Niestety, ze względu na znaczne opory takich uderzeń, a zatem zmianę prędkości spinnera, szybko porzuciłem ten sposób.

 

Podejście nr 4: pomiar kamerą

 

Ten pomysł właściwie jest oczywisty, ale nie chciałem z niego korzystać, ponieważ liczenie obrotów w ten sposób jest mozolne przy moim sprzęcie. Nie dysponuję kamerą, która potrafi nagrać 50 lub więcej klatek na sekundę, zatem nagrałbym płynny ruch i nie potrafiłbym go zwolnić dostatecznie. Miałbym po prostu rozmazany obraz.

 

Podejście nr 5: pomiar dźwiękiem

 

Skoro walenie w klawisze oraz fale elektromagnetyczne i świetlne się nie sprawdziły, to może po prostu nagrać spinner? Okazało się to najlepszym rozwiązaniem. Moja żona przykleiła niewielki okrągły kawałek papieru do jednego z ramion spinnera (nadajnik). Następnie kręcący się spinner ustawiłem tak blisko mikrofonu od słuchawek za 12zł (odbiornik), żeby kawałek papieru uderzał o ten mikrofon. Jako licznik wykorzystałem najwspanialszą maszynę, jaką wymyśliła ludzkość, to jest komputer. Chwila ciszy, Audacity odpalone (wspierajmy wolne i otwarte oprogramowanie!) i eureka:

 

 

http://img.koci.net.pl/images/img2017093.jpg

 

 

Jak widać na zdjęciu (przepraszam, ale chciałem to wysłać MMS-em, stąd mam tylko zdjęcie monitora) normalnie spinner kręci się z prędkością 14 obrotów na sekundę, a szybko 18 razy na sekundę. Oczywiście dużo zależy od rozmiaru spinnera oraz tego, kto nim kręci.

Myślę, że tego typu w zasadzie proste projekty powinno się dawać dzieciom w szkole zamiast uczyć je wkuwania regułek na pamięć. Może wpadłyby na lepszy pomysł pomiaru? A Ty, co byś wymyślił(a)?

Brak komentarzy

Dodaj komentarz

Twój adres pozostanie ukryty.Pola wymagane zostały oznaczone *