Úvod

Co aplikace Phyphox umožňuje? 

Aplikace Phyphox zpřístupňuje uživateli senzory, které jsou běžně součástí moderních chytrých telefonů, například akcelerometr, gyroskop, magnetometr, mikrofon a další. Díky těmto senzorům je možné provádět širokou škálu experimentů v oblastech jako je mechanika, akustika, optika, nebo magnetismus. To, jaké pokusy můžete provádět je omezené pouze senzory, kterými Váš telefon disponuje, a Vaší fantazií. Senzory vyjmenované výše jsou součástí drtivé většiny (ne-li všech) chytrých telefonů, nicméně např. barometr u mnoha modelů chybí (seznam různých typů telefonů s jejich senzory je možné najít na https://phyphox.org/sensordb/)

Vlastnosti aplikace Phyphox 

Aplikace má uživatelsky přívětivé rozhraní, které je vhodné jak pro studenty, tak pro učitele. Uživatelé mohou snadno přistupovat k přednastaveným experimentům nebo si vytvořit vlastní experimenty. Phyphox umožňuje nejen sběr dat, ale také jejich analýzu (automatickou nebo provedenou uživatelem) přímo v aplikaci. Výsledky lze exportovat do různých formátů (např. CSV) pro další zpracování. Kromě interních senzorů telefonu může Phyphox využívat i externí senzory přes Bluetooth nebo jiná bezdrátová připojení, což rozšiřuje možnosti experimentů.

Phyphox je open-source projekt, což znamená, že komunita uživatelů a vývojářů může přispívat k jeho vylepšení a rozvoji.

Phyphox nabízí řadu předem připravených experimentů, které jsou ideální pro vzdělávací účely. Mezi oblíbené senzory a experimenty patří například:

  • Akustické stopky: Měření času pomocí analýzy zvukových událostí (např. dopad míčku).
  •  Neelastická srážka: Analýza srážek objektů a výpočet ztráty kinetické energie.
  • Zrychlení a pohyb: Měření zrychlení při různých typech pohybu.
  •  Analýza kmitů: Zkoumání frekvence a amplitudy kmitů různých objektů.

Kdo může Phyphox používat?

Phyphox je vhodný pro široké spektrum uživatelů.

  • Studenti fyziky, ale i jiných přírodovědných oborů mohou pomocí aplikace snadno provádět experimenty přímo ve třídě nebo doma.
  • Učitelé mohou aplikaci využít jako nástroj pro interaktivní výuku a předvádění experimentů, které jsou jinak obtížně proveditelné bez specializovaného vybavení.
  • Každý, kdo má zájem o fyziku a vědu obecně, může s Phyphoxem objevovat a zkoumat svět kolem sebe.

Phyphox je vynikajícím nástrojem pro každého, kdo chce lépe porozumět fyzikálním jevům a experimentům. Díky snadné dostupnosti, flexibilitě a možnostem analýzy dat je Phyphox ideálním pomocníkem pro moderní výuku fyziky a pro vědecké nadšence. Stačí stáhnout aplikaci a začít zkoumat…

Jak stáhnout a nainstalovat aplikaci Phyphox

Aplikace Phyphox je dostupná zdarma na platformách Google Play pro zařízení s operačním systémem Android a na App Store pro zařízení s iOS. Instalace je jednoduchá – stačí vyhledat aplikaci pod názvem "Phyphox", stáhnout ji a následně nainstalovat do vašeho zařízení (popř. naskenovat QR kód z Obr. 1). Aplikace nevyžaduje složitou konfiguraci (kromě případné kalibrace senzorů, např. pro měření hluku), takže po instalaci je ihned připravena k použití. Uživatelé by se měli ujistit, že aplikace má povolené přístupy k senzorům, jako je akcelerometr, mikrofon a gyroskop (pro Android se dá nastavit dlouhým podržením ikony aplikace v menu, přejitím na "O aplikaci" a přidáním oprávnění v části "Oprávnění").

Aplikaci si můžete stáhnout pomocí následujících QR kódů:

Obrázek 1. QR kódy pro stažení aplikace Phyphox (vlevo pro Google Play, vpravo pro App Store).

Seznámení se s rozhraním

Rozhraní aplikace Phyphox je navrženo tak, aby bylo uživatelsky přívětivé a intuitivní. Po spuštění aplikace (Obr. 2 vlevo) se uživatelům zobrazí nejprve vyskakovací okno s varováním ohledně možného poškození mobilního telefonu kvůli neopatrnému zacházení s ním při experimentování (Obr. 2 uprostřed). Toto varování budeme mít od této chvíle na zřeteli a můžeme proto zaškrtnout políčko "Znovu nezobrazovat" (Obr. 2 vpravo) a pokračovat dále kliknutím na tlačítko OK. Nyní už se nám zobrazí seznam možných experimentů a senzorů rozdělených do kategorií – dle typu telefonu se mohou lišit (Obr. 3).

Obrázek 2. První spuštění aplikace Phyphox.

Obrázek 3. Uživatelské rozhraní a úvodní menu.

Pokud se Vám menu zobrazilo v angličtině, je možné v nastavení zvolit češtinu. Jak na to ukazuje Obr. 4. Klikněte na ikonku (i v kroužku) v pravém horním rohu, dále na Settings → App language a vyberte češtinu (je schovaná níže, musíte scrollovat dolů). 

Obrázek 4. Nastavení češtiny.

Všimněte si, že po kliknutí na ikonku (i v kroužku)  se Vám zobrazili i další možnosti, návody a nastavení (Obr. 5):

Obrázek 5. Nabídka po rozkliknutí informační ikonky.

Vás budou nejspíše nejvíce zajímat části "Nápady a návody k experimentům", "Často kladené otázky", "Nápověda k vzdálenému přístupu" a "Nastavení". Pro první tři možnosti musíte mít přístup k internetu, neboť vedou na odkazy https://phyphox.org/experiments/, https://phyphox.org/faq/ a https://phyphox.org/remote-control/. Tyto odkazy jsou v angličtině (popř. v němčině).

Pokud na stránkách budeme trochu pátrat, dopátráme se i české stopy. Můžeme zde totiž díky Karlu Havlíčkovi najít i krátký český návod (https://phyphox.org/material/cs/tutorial%20phyphox.pdf) a tři pracovní listy:

Sluší se také poděkovat Lukáši Hřebíkovi, který přispěl k překladu aplikace do češtiny.

Pokračujme nyní dál v tom, co můžeme najít pod ikonkou . V části "Nastavení" (Obr. 6 vlevo) si aplikaci můžeme přizpůsobit (pro ušetření toneru jsem si vypnul tmavý mód, Vy ovšem nemusíte – po přepnutí do světlého módu vypadá rozhraní jako na Obr. 6 uprostřed a vpravo):

Obrázek 6. Možnosti nastavení (vlevo) a ukázka hlavního menu ve světlém motivu.

Pokud se podíváme na hlavní stránku, najdeme několik hlavních kategorií (Obr. 6 uprostřed a vpravo)

  • Senzory
  • Akustika
  • Běžný život
  • Každodenní život
  • Mechanika
  • Měření času
  • Nástroje

V těchto kategoriích jsou obsaženy různé experimenty, které se mohou lišit v závislosti na typu telefonu. Po kliknutí na vybraný experiment se zobrazí hlavní stránka experimentu s možností spuštění měření, nastavení parametrů a zobrazení dat v reálném čase atd., např. pro experiment "Akustické stopky" vypadá hlavní stránka experimentu jako na Obr. 7 vlevo.

Obrázek 7. Ukázka hlavního menu konkrétního experimentu (vlevo) a menu, které se rozbalí po kliknutí na nabídku "tři tečky" (vpravo).

Navigace je jednoduchá a experimenty jsou vybaveny popisy, které zahrnují instrukce a základní informace o tom, jak experiment funguje (Obr. 7 vlevo). Kromě informací k experimentům nabízí nabídka "tří teček" (Obr. 7 vpravo) u většiny experimentů také video návody, a u všech experimentů pak možnost exportování dat (formáty Excel nebo csv, které si pošlete pomocí e-mailu, Bluetooth, Google disku apod.), sdílení screen shotu, načasování měření, vzdáleného přístupu a uložení dat do mobilu.

Zastavme se nyní u možnosti vzdáleného přístupu, což znamená, že experimenty lze ovládat z jiného zařízení (např. z počítače nebo tabletu), což je obzvláště užitečné při měření v situacích, kdy je přístup k telefonu omezený. Jak je napsáno výše, tuto možnost najdete v části nastavení (tři tečky v pravém horním rohu) každého experimentu. V něm kliknete na "Umožnit vzdálený přístup", poté odsouhlasíte, že rozumíte bezpečnostním rizikům a přepíšete do prohlížeče na druhém zařízení jednu ze dvou URL adres, které se zobrazí v dolní liště. Důležité upozornění: Obě zařízení musí být připojena ke stejné Wi-Fi síti. Pokud by školní Wi-Fi nefungovala správně (popř. by neumožňovala přímé spojení dvou zařízení), je možné připojit zařízení přes mobilní hotspot.

Výsledky experimentu je možné uložit do samotné aplikace, a to tak, že po rozkliknutí tří teček zvolíte možnost "Uložit stav experimentu". Poté už můžete upravit název souboru, který si vytvoříte a kliknutím na tlačítko "Uložit do sbírky" data uložit. Pokud takto uložíte svá měření, objeví se na úvodní obrazovce v kategorii "Uložené experimenty" a budou označena modrou barvou. Nicméně pokud si uložíte více experimentů, zpomalíte tím zapínání aplikace. Tudíž je vhodná spíše další možnost – data můžete sdílet s dalšími aplikacemi anebo si je poslat např. e-mailem.

Další možnosti a funkcionalita

Jednou z největších výhod aplikace je její open-source povaha, což umožňuje vývojářům i vědecké komunitě přispívat a rozšiřovat funkce aplikace. Učitelé a vědečtí pracovníci mohou využít této vlastnosti k vytvoření vlastních experimentů nebo přizpůsobení stávajících experimentů podle potřeb výuky. Phyphox je dále možné propojit i s Arduinem. Tvorbou vlastních experimentů, ani propojení s Arduinem se zatím věnovat nebudeme, neboť se jedná o pokročilejší metody.

Souřadnicový systém

Pro některé pokusy je důležité vědět, jaký souřadnicový systém máme zvolený. V aplikaci Phyphox je osa z kolmá na obrazovku a směřuje ven z ní (Obr. 8. Osa x směřuje doprava, když držíte zařízení v jeho výchozí poloze. U telefonů to znamená, že osa x směřuje doprava při pohledu na obrazovku v portrétní (vertikální) orientaci. Osa y směřuje vzhůru podél delší strany telefonu. U některých větších tabletů však může být výchozí orientace na šířku (horizontální), v takovém případě osa x směřuje podél delší strany zařízení.

Obrázek 8. Souřadnicový systém (https://phyphox.org/sensors/).

Možnosti použití ve třídě (a mimo ni)

Při výuce je možné Phyphox využít několika způsoby:

  • Použití přímo ve třídě při demonstračním pokusu, který předvádí učitel (např. měření gravitační konstanty nebo frekvence zvuku v odměrném válci, viz níže)
  • Použití ve třídě, kdy pokusy dělají sami studenti (např. měření rychlosti zvuku nebo odstředivého zrychlení, viz níže)
  • Pokusy, které učitel zadá studentům na doma (např. kyvadlo, viz níže)

PDF ke stažení (pracovní verze, která obsahuje i moje poznámky a všechny pokusy)

PhyPhox.pdf