Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Natuurkunde onderwijzen vanuit het lawaai van vliegende schijven

Actiefoto van een persoon die een schijf gooit. Dit atletische tijdverdrijf kan helpen waardevolle lessen te leren over signaalverwerking door het geluid van de schijf te meten terwijl deze vliegt. Credit:Kyle S. Dalton

Discgolf is booming, met elk jaar een recordaantal spelers die deelnemen aan de discwerpsport. Het is ook zoemen en fluiten. Het geluid dat een schijf maakt terwijl hij door de lucht naar zijn doel vliegt, zit vol met informatie over hoe snel de schijf vliegt en hoe snel hij ronddraait.



Dit inzicht inspireerde Kyle S. Dalton van Penn State University om zijn twee interesses, discgolf en akoestiek, te combineren in een interactieve les voor akoestische signaalverwerking. Dalton presenteert zijn werk op 4 december om 15.40 uur. Australian Eastern Daylight Time als onderdeel van Acoustics 2023, van 4 tot 8 december in het International Convention Centre Sydney.

"Toen ik de inleidende cursus signaalverwerking in het akoestiekcurriculum volgde, waren enkele van de voorbeelddatasets die we gebruikten afkomstig van geluidsbronnen zoals vliegtuigen, raceauto's en vuurwerkshows", zegt Dalton. "Deze datasets waren effectief voor het aanleren van nieuwe signaalverwerkingstechnieken, maar deze ruisbronnen zijn niet toegankelijk voor de meeste studenten als ze meer gegevens willen verzamelen of zelf willen experimenteren."

Dalton plaatste drie microfoons op een rij, op een afstand van 7,5 meter van elkaar, en verbond ze met apparatuur die het signaal van elke microfoon omzet in een datapunt op de computer. Toen hij een schijf met daarop een klein fluitje over de rij microfoons gooide, nam hij het akoestische signaal van de vliegende schijf op.

"Door naar de schijf te luisteren, kan ik meerdere eigenschappen van de vlucht van de schijf vastleggen en de schijf over een groter deel van zijn vlucht observeren dan mogelijk is met sommige andere meettechnieken", zei Dalton. "Radargeweren worden vaak gebruikt bij discgolf om de werpsnelheid te meten, maar geven geen informatie over hoe snel de schijf draait."

Studenten kunnen de resulterende dataset gebruiken om basisverwerkingstools te leren en datavisualisatie te oefenen, waarbij ze de Dopplerverschuiving gebruiken om de snelheid te bepalen, naast andere belangrijke lessen.

Dit experiment kan worden uitgevoerd in een open ruimte, met een basisopstelling en een geoefende arm.

Aangeboden door Acoustical Society of America