Estrarre dati da un video dello smartphone con OriginPro

Gli studenti del Dipartimento di Fisica e Astronomia della Washington State University hanno fatto un video con un telefono cellulare e stanno usando l’applicazione Video Data Extractor di OriginPro per digitalizzare i dati, fotogramma per fotogramma, per l’analisi e la rappresentazione grafica nel corso di meccanica classica.

Il contesto dell’esperimento

Nella loro recente pubblicazione “Collecting data with a Mobile Phone: studies of mechanical laws such as energy and momentum conservation” [1], il professor Mark Kuzyk e Maxx Hart presentano una serie di esperimenti effettuati in un corso di meccanica classica. Una registrazione video della collisione di una palla da biliardo è stata fatta su uno smartphone, e l’applicazione Video Data Extractor di Origin è stata utilizzata per digitalizzare la posizione della palla da biliardo, fotogramma per fotogramma.

Simili esperimenti di laboratorio utilizzano dati raccolti da un telefono cellulare in movimento [2], ma Kuzyk presenta un’alternativa più semplice registrando video di oggetti in movimento, senza utilizzare uno strobo [3], e digitalizzando questi dati con l’estrattore video di OriginPro.

Esistono altri strumenti di estrazione video, come Vernier e Tracker, ma Kuzyk dice: “Abbiamo scelto di usare l’estrattore video con Origin perché include un sofisticato software di analisi dei dati… e crea grafici di qualità professionale. Le altre soluzioni richiedono l’esportazione dei dati per un’analisi più sofisticata.

“Abbiamo scelto di usare Video Extractor con Origin perché include un sofisticato software di analisi dei dati… e crea grafici di qualità professionale. Le altre soluzioni richiedono l’esportazione dei dati per un’analisi più sofisticata”.

Risultati dell’esperimento

Per gli esperimenti, il movimento di una palla da biliardo prima e dopo una collisione con un’altra palla è stato registrato su un telefono cellulare. Gli studenti hanno verificato il frame rate del telefono riprendendo il video di un orologio con la lancetta dei secondi. Nell’applicazione Video Data Extractor, gli studenti hanno usato le misure del tavolo da biliardo reale per impostare la scala degli assi. Gli studenti hanno poi cliccato più volte sul centro della palla da biliardo prima di passare al fotogramma successivo. In questo modo, l’estrattore video utilizza queste misure multiple per una singola posizione per restituire la coordinata media e l’errore standard.

“Questi dati potrebbero poi essere ulteriormente analizzati e visualizzati per studiare la conservazione dell’energia e della quantità di moto nelle collisioni, l’attrito di rotolamento e di scorrimento, il momento angolare in presenza di coppia di scorrimento e le forze dissipative”.

La velocità di una palla da biliardo in funzione del tempo (punti) e dello smussamento a cinque punti (curva rossa).

La palla da biliardo viene colpita nella regione a e colpisce la palla otto nella regione c.

Le altre regioni corrispondono allo scorrimento (b e d) e al rotolamento (e) della biglia.

L’inserto mostra un grafico della distanza in funzione del tempo e degli adattamenti quadratici, con intersezioni rappresentate da grandi punti viola.

La raccolta di dati mobili è divertente e coinvolgente per gli studenti, poiché può incorporare molti esempi di vita reale. Inoltre, arriva in un momento in cui le università sono state costrette ad adattarsi a modelli di insegnamento a distanza e ibridi. “Siamo molto grati al professor Kuzyk per aver lavorato con noi per sviluppare l’app Video Extractor, e speriamo che sia utile alla più ampia comunità scientifica“. – OriginLab.

Per andare oltre…

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References :
[1] M. Hart, & M. G. Kuzyk, “Collecting data with a mobile phone: Studies of mechanical laws such as energy and momentum conservation“, Am. J. Phys. 88(11), 948-957(2020). doi:10.1119/10.0001686
[2] J.C. Castro-Palacio, L. Velazquez-Abad, M.H. Gimienez, and J.A. Monsdoriu, “Using a mobile phone acceleration sensor in physics experiments on free and damped harmonic oscillations“, Am. J.Phys. 81, 472 (2013)
[3] J.C. Williamson, R.O. Torres-Isea, and C.A. Kletzing, “Analyzing linear and angular momentum conservation in digital video of puck collisions,” Am. J. Phys.,68, 841 (2000).

Notes :
Le immagini sono riprodotte da M. Hart, & M. G. Kuzyk, “Collecting data with a mobile phone: Studies of mechanical laws such as energy and momentum conservation”, Am. J. Phys. 88(11), 948-957(2020). doi:10.1119/10.0001686, con il permesso dell’Associazione Americana degli Insegnanti di Fisica.

 Source et illustrations : originlab.com
Traduction : ritme.com