Jugend forscht

Physik 

Maurice Preussner (19), Alexander Hein (19)

 Der iPod – als Beschleunigungssensor im Alltag geeignet?

Im Alltag des modernen Menschen gibt es immer mehr Sensoren, die uns das Leben erleichtern sollen: Bewegungssensoren bringen Lampen dazu, die Hofeinfahrt zu erleuchten, wenn wir nachts heimkommen, der Garagentüröffner ermöglicht es, das Auto zu parken, ohne vorher aussteigen zu müssen und beim Einparken auf dem engen Stellplatz werden wir durch den Abstandsmelder vor dem Anstoßen an die Rückwand gewarnt. Längst muss der Schlüssel zum Abschließen nicht mehr ins Schloss gesteckt werden, ein Knopfdruck genügt und in der Wohnung sorgt die Klimaanlage mit Temperaturfühler für angenehme Wärme oder Frische je nach Wunsch.

Kurzum, diese Sensoren, die die unterschiedlichsten Arten physikalischer Zustände und Kräfte messen, sind bereits eng in unser Alltagsleben integriert. Was also liegt für zwei Jungforscher näher, als einen Sensor in ihrem wohl beliebtesten kleinen Alleskönner, dem iPod zu testen?

Die kostenlos verfügbare iSeismometer-Applikation stellte die Grundlage für unsere verschiedenen Experimente dar, die sowohl als Modellversuche im kleinen, als auch als völlig neue Realexperimente im großen Maßstab erfolgten. Diese Versuche konnten allerdings erst nach einiger Pionierarbeit durchgeführt werden, da unser selbst gestecktes Ziel lautete, mit den Rohdaten des iPods auch auf die physikalischen Größen Geschwindigkeit und Weg zurück zu schließen. Um die Zahlenkolonnen, die per Wlan vom iPod auf den Laptop übertragen werden mussten, auch kompatibel mit dem Grafikprogramm LabPlot machen, war eine Art Umformatierung nötig, wofür wir einen Algorithmus auf dem Betriebssystem Linux programmieren mussten.

Erst nachdem dieser einwandfrei funktionierte, konnten wir mit der Aufzeichnung der Experimente beginnen. Grundsätzlich gliederte sich der schriftliche, aber auch der praktische Teil der Versuche immer nach Versuchsaufbau, Ablauf und Auswertung sowie das letztliche Ergebnis und die Schlussfolgerung. Während wir im ersten Teil mehr die theoretischen Seite betrachteten, uns also Gedanken über einen möglichen Ausgang machten und messbare Größen festhielten (z.B. Wegstrecke) befassten wir uns im zweiten mit dem, was die Beschleunigungsdaten des iPods lieferten und welche Wegstrecke beispielsweise aus der Integration derer resultiert.

Letztlich konnten wir unsere Fragestellung, ob der iPod als Beschleunigungssensor geeignet ist, mit einem begründeten „Ja“ beantworten: Unsere gemessenen Abweichungen von maximal 7 Prozent sprechen deutlich für die Qualität des Sensors und brachten uns dazu, über mögliche Anwendungsgebiete oder „Apps“ nachzudenken, wie etwa ein Programm, dass die Leistungsfähigkeit der Bremsen im Auto ermittelt oder eines, dass über die Fallzeit beim Skispringen die Weite des Fluges errechnet.