Science’s Code
Aggiornamento: 29 ott 2020
Sponsorizzato da Meet and Code https://meet-and-code.org
Con un semplice piano inclinato, sperimentato durante la pandemia, si possono generare suoni e vibrazioni, monitorati con peakup audio. Dal gioco alla verifica di alcune leggi della dinamica e dell’induzione elettromagnetica il passo è breve.
L’aspetto innovativo introdotto dal dispositivo è l’analisi elettromagnetica del movimento di sfere magnetiche per via sonora. Con i software praat o audacity,accessibili a tutti, previa creazione di script per automatizzare le operazioni di acquisizione ed analisi, ci si può divertire a generare vari e melodiosi esperimenti.
Le sperimentazioni possono essere realizzate a distanza e condivise in un frame smartworking (Microsoft teams).
Nelle foto seguenti, e se ne potrebbero aggiungere altre, si può vedere l'evoluzione del piano di Galileo Galilei, nella prima foto una riproduzione moderna, fino al piano che si può costruire nella simulazione al pc come fatto con il programma "Phun", nella seconda foto. Nella terza foto il nostro piano inclinato costituito da due bastoncini per tende.
Costruirsi un semplice strumento sviluppa capacità insolite e tutti posso farlo visto che il materiale necessario è alla portata di tutti e le dimensioni possono essere anche tascabili!
Fase Operativa.
La caduta dei gravi è stata affrontata da Galileo Galilei con uno stratagemma rappresentato dal piano inclinato. Quello riportato nelle foto sopra rappresenta quanto si propone come modello. Mentre la caduta libera, da una stessa altezza, per due biglie di dicersa massa con i due scrreen shot precedenti.
Il problema che si pone è: com'è possibile determinare la legge di caduta? La caduta lungo un piano inclinato è rallentata per cui è possibile fare misure e ciò sarà fatto con i software Aufacity e Praat. Ora si vuole riflettre come dal rimbalzo di una biglia su un piano si possa risalire alla legge di caduta. per questo ci sono esperienze molto interessanti fatte con il Coding, si veda per esempio http://www.lafucinadellescienze.it/wordpress/archives/4141.
Però in questo contesto si vuole risolvere il problema con una misura fatta con Praat o con Audacity. Il Code rientra nella misura in cui si potrà gestire qualche screept per analizzare i dati acquisiti in brevissiomo tempo.
Aspetto rilevante della misura fatta con i software detti, con un semplice sensore quale può essere un piccolo autoparlante interfacciato con la scheda audio di un qualsiasi pc, è la possibilità di consentire a tutti di fare misure importanti nel dominio delle onde acustiche. Non è richiesto saper come funziona un altoparlante o un pickup dal punto di vista tecnico o scientifico perchè lo si scoprirà gradatamente in seguito.
Nella fase successiva si cercherà di standardizzarer l'uso di sensori simili utilizzabili in molte altre misure.
Prime misure
Dopo qualche ora di addestramento e di scoperta delle innumerevoli opzioni offerte dai software detti,
si possono commentare alcuni risultati grezzi.
La prima foto indica la caduta su un piano inclinato di una biglia di acciaio con traguardi fissari in ragione di 1-3-5-7-9 della lunghezza totale: 70cm circa. Pendenza 0,18, tempo di percorrenza 1sec, circa.
I due gradici successivi rappresentano la caduta sullo stesso piano inclinato di quattro biglie, una di plastica una di vetro e due di acciao di differenti masse. Però in un caso la successione dei traguardi è diventata 9-7-5-3-1.
L'ultima foto rappresenta il rimbalzo lungo la verticale di una biglia che partevda 16cm di altezza.
Per rendere fruibili questi risultati conviene farsi un piccolo laboratorio a casa! La comunicazione in rete, con la rete che in questi giorni viaggia singhiozzo, è scoraggiante. Per fortuna qualcuno si sta organizzando.
Quello che adesso manca è l'applicazione al metodo scientifico in sè il "Code" che nel significato nascosto nel titolo del progett per ridurre il rumore di fondo, comparare i grafici, estrarre informazioni che a colpo d'occhio non è possibile fare.
Una opzione molto interessante, non solo in campo scientifico, è la possibilità di attivare una registrazione con il suono stesso!
Domani illustrerò qualche caso semplice per convincerre studenti e colleghi ad utilizzare questi software non solo per il laboratorio di fisica ma anche per la musica e per la traduzione simultanea.
Calcolo dell'altezza di caduta di una biglia
Facendo cadere, da una certa altezza, una biglia di acciao su una scrivania si possono verificare una serie di rimbalzi che sono difficili molto veloci.
Con Audacity è possibile monitorare una serie di rimbalzi per risalire all'altezza di partenza.
Una semplice espereinza che tutti potrebbero fare. Io ho fatto cadere una biglia di acciaio da circa 50 cm di altezza sulla mia scrivamia e ho registrato la durata dei rimbalzi, una decina.
Topo aver estratto i tempi dei rimbalzi, registrati, conAudacity, con l'aiuto di exel ho stimanto l'altezza di caduta e il risultato è stato 49cm!
L'ideale sarebbe usare uno script per estrarre in automatico i dati e calcolare la loro estrapolazione per determinare il tempo di caduta prima del primo impatto. L'aspetto qualificante dell'uso degli script in laboratorio di fisica sarà affrontato meglio in futuro. Comunque qualche esempio di script sarà fornito domani.
Scripting
Il perdurare della crisi amplificata dalla vistosa riduzione della banda di comunicazione wifi e in coincidenza con il termine programmato del Progetto, mi spinge a trarre qualche conclusione.
L'analogia con il Coding è evidente ma nell'ambito del progetto si richiama implicitamente il Metodo scientifico e il riferimento a Galileo Galilei crea un ponte tra Coding e Metodo.
In preparazione della mostra che della mostra che avrà come elemento centrale il dispositivo sperimentato, a confronto con quello elaborato dagli studenti, invito a riflettere su queste semplici considerazioni:
L’obiettivo prefissato dal progetto Science’s Code è quello di stimolare la creazione di script per automatizzare operazioni ripetitive e dispendiose in termini di tempo. Questi semplici concetti renderanno più agevole lo studio del manuale ufficiale per chi vorrà approfondire l’argomento e che si trova nel menù a discesa “Guida” in Praat.
Per chi volesse un manuale completo e accessibile lo può trovare al seguente link:
Un principiante non sempre capisce il significato di ciò che sta leggendo e non sa come metterlo in pratica. Inizialmente frasi come : "Le funzioni stringa sono funzioni che restituiscono una stringa di testo o hanno almeno una stringa di testo come argomento", può smorzare l’entusiasmo iniziale. Pertanto è importante non limitarsi a leggere il tutorial e limitarsi a copiare e incollare gli esempi. La programmazione si impara facendo.
Fare errori e capire come dare un senso ai propri errori è uno degli aspetti più importanti dell'apprendimento della programmazione, e del Coding. Non bisogna spaventarsi fissando un mucchio di codice astratto. Provare i concetti, estendere gli esempi, scrivere i propri script per testare il proprio pensiero è molto formativo e coinvolgente.
Come eseguire uno script
Gli script consentono agli utenti di Praat di risparmiare tempo e fatica automatizzando una sequenza di operazioni. Per eseguire uno script Praat, accedere al menu Controllo nella finestra Oggetti Praat e selezionare Nuovo script Praat. Quindi estrarre il codice per lo script desiderato facendo clic su uno dei collegamenti seguenti. Copia tutto il codice (ad esempio, evidenzia e Ctrl-C su un PC) e incollalo nella nuova finestra di script senza titolo. Infine, selezionare Esegui > Esegui (o digitare Ctrl-R)nella finestra dello script senza titolo per eseguire lo script.
Come salvare uno script o aggiungerlo al menu
Nella finestra di script senza titolo aperta con il nuovo script incollato nella casella di testo, vai al menu File per salvare lo script in una posizione comoda. Il comando Aggiungi al menu fisso...in File può essere utilizzato per aggiungere lo script corrente a uno dei menu head nella finestra degli oggetti Praat. I menu possono essere modificati (ad esempio per rimuovere gli script aggiunti in precedenza) andando su Controllo > Preferenze > Pulsanti e facendo clic sul comando desiderato.
Come creare script in Praat
Vedere l'esercitazione di scripting in Guida in oggetti Praat o provare una delle numerose esercitazioni online per esempio la seguente:
#######################
#
# This script takes all the sound files in a selected
# directory and concatenates them into a single sound
# file. The final file is saved as specified.
#
########################
form Concatenate sound files
comment Directory of input sound files
text Sound_directory C:\temp\
sentence Sound_file_extension .wav
comment Save the final file as
text Save_as C:\temp\temp.wav
endform
# Here, you make a listing of all the sound files in the specified directory.
Create Strings as file list... list 'sound_directory$'*'sound_file_extension$'
numberOfFiles = Get number of strings
for ifile to numberOfFiles
select Strings list
filename$ = Get string... ifile
# A sound file is opened from the listing:
Read from file... 'sound_directory$''filename$'
endfor
# Now, concatenate all files into a single file
select all
minus Strings list
Concatenate
# And save the resulting file
Write to WAV file... 'save_as$'
select all
Remove
Buon Lavoro