스마트폰 센서를 활용한 과학 실험 교육

최근에는 Physics Toolbox Sensor Suite 앱을 사용하길 권장합니다.

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.chrystianvieyra.physicstoolboxsuite&hl=ko

 

스마트폰 센서를 활용한 과학 실험 교육

 

각종 실험수업을 하기위해서 MBL과 같은 다양한 장비들을 수업에 활용하고 있다. 하지만 MBL장비를 갖추고 수업을 하기 위해서는 준비과정과 시간적 공간적 제약이 많이 따른다. 전문적인 실험은 아니더라도 스마트폰에 들어있는 센서 및 장비만 이용해도 간단한 실험들을 충분히 할 수 있다. 스마트폰만 있으면 학생들과 함께 가상실험도 해 볼 수 있고 스마트폰에 들어있는 센서를 이용해서 간단한 실험 설계도 가능할 것이다. 스마트폰에 들어있는 센서와 장비를 알아보고 수업에 응용하는 방법에 대해 생각해 보자. Z-Device Test 어플을 이용하여 스마트폰에 들어있는 각종 센서 및 장비들을 살펴보고 Sensor kinetics 어플을 이용해 센서의 그래프도 그려보고 다양한 어플을 이용해 응용해 보도록 하자

 

 

 

 

가. Z-Device Test 어플을 통한 스마트폰 센서 및 장비 확인

Z-Device Test 어플을 설치하여 실행시키면 내 스마트폰에 사용가능한 센서는 초록색으로 체크표시되어 나타나고 지원하지 않는 센서는 붉은색으로 X표시가 되어 나타난다. 또 각각의 센서를 누르면 실시간으로 작동여부를 확인할 수 있다.

 

1) Main camera(카메라) - 동영상 및 사진 촬영

2) GPS : 인공위성을 통한 위치감지 : 현재 위도는? 태양의 고도는?

3) Accelerometers(가속계) : 스마트폰에 작용하는 중력 감지 및 가속도 감지

Linear acceleration(선형 가속 감지) Gravity(중력 감지)

- 가속도 센서는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서다. 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것으로, 물체의 운동상태를 상세하게 감지할 수 있으므로 활용 분야가 아주 넓다. 엘리베이터의 운동, 진자운동 측정, 수레운동, 원운동등 다양한 분야의 분석이 가능하다.

4) Compass(자기장, 나침반) : 지자기 감지, 자기장 변화 감지

- 방위를 구할 수 있고, 전자기파 측정(강한 전자기파)도 가능하고, 자극 관련 실험에도 사용할 수 있다.

5) Screen(스크린) - 다양한 색깔 출력

- 시력검사, 빛삼원색 합성등 활용

6) Sound(스피커) - 다양한 소리 출력

- 가청주파수, 맥놀이등 실험에 활용

7) Vibrator(진동센서) - 스마트폰 진동 출력

- 지진계등에 활용

8) Microphone(마이크) – 소리입력을 통한 주파수 분석 및 소리 크기 감지

9) Light sensor(조도센서) – 빛의 밝기 감지

- 거리에 따른 빛의 밝기, 위도에 따른 빛의 밝기등에 사용

10) Proximity sensor(근접센서) – 0.5cm 이내로 가까이 접근했는지 감지

- 물리적 접촉되기전 근접하였는지 감지

11) Pressure sensor(기압센서) – 기압 감지

- 대기압, 봉지속 압력변화 감지, 고도계, 날씨예측

12) Temperature sensor(온도센서) - 주변온도감지

13) Relative humidity(습도계) - 공기 중의 상대 습도 감지(온도센서와 함께 활용되면 상대습도 측정)

14) Flash(플래시) - 조명 실험 및 스트로브스코프 대용

15) Gyroscope(자이로스코프) - 스마트폰이 어느 방향으로 회전하는지 회전

감지, 각운동량 보존법칙에 의해 회전 방향 감지, Rotation vector(회전감지) 등이 있다. 또한 이들을 조합하여 다양한 실험이 가능하다.

 

 

 

 

나. Sensor kinetics 어플을 이용한 운동분석

Sensor kinetics 어플의 장점은 센서의 변화를 그래프로 그려주고 실험이 끝난후 이전 센서기록을 다시 확인할 수 있다는 점이다. 시간에 따른 변화를 볼 수 있고 실험후 그래프 크기를 변화시켜 가며 관찰이 가능하다.

 

스마트폰 센서 이용하여 건물 높이 재는 방법은 아래 링크 참고

https://sciencelove.com/2201

스마트폰 기압센서를 이용한 롯데월드타워 123층 기압측정

스마트폰을 이용한 비행기 이륙부터 착륙까지 기압 측정하기

https://sciencelove.com/1995

스마트폰을 이용한 비행기 이륙부터 착륙까지 기압측정