从飞盘的喧嚣声中教授物理

飞盘在空中飞行时发出的声音,包含了关于其飞行速度和旋转速度的丰富信息。这启发了宾夕法尼亚州立大学的Kyle S. Dalton将飞盘高尔夫与声学相结合,设计了一堂互动式声学信号处理课程。他将三个麦克风排成一行,并连接至可将各麦克风信号转换为数据点的设备上。随后,他投掷了一个顶部安装有小哨子的飞盘,并记录了该飞行飞盘的声学信号。所得数据集可用于学习基础处理工具及练习数据可视化。

这一见解启发了宾夕法尼亚州立大学的Kyle S. Dalton,他将飞盘高尔夫和声学这两个兴趣结合在一起,设计了一堂互动式声学信号处理课。Dalton将于12月4日澳大利亚东部夏令时下午3:40展示他的工作,这是在悉尼国际会议中心举行的12月4日至8日的Acoustics 2023会议的一部分。

“当我在声学专业课程中修读信号处理入门课时,我们使用的一些示例数据集来自飞机、赛车和烟花表演等噪声源,”Dalton说。“这些数据集在教授新的信号处理技术方面很有效,但如果大多数学生想要收集更多数据或自行进行实验,这些噪声源并不容易接触到。”

Dalton将三个麦克风排成一行,间距为25英尺,并将它们连接到设备上,该设备将每个麦克风的信号转换为计算机上的数据点。当他将一个顶部安装有小哨子的飞盘投掷穿过麦克风连线时,他记录下了飞行飞盘的声学信号。

“通过聆听飞盘的声音,我可以捕捉飞盘飞行的多种属性,并且相比其他一些测量技术,能够在飞盘飞行的更大部分过程中对其进行观测,”Dalton说。“飞盘高尔夫中常使用雷达测速枪来测量投掷速度,但无法提供飞盘旋转速度的信息。”

学生可以利用生成的数据集学习基础处理工具并练习数据可视化,以及利用多普勒频移测定速度等重要课程。

这个实验可以在开阔的空间进行,只需要基础装置和一只经过练习的投掷手臂。