스마트폰만으로 예상치 못한 물리학 실험 성공

게시일:2026년 4월 21일 오전 11시(EDT)

Brady는 MakeUseOf의 기술 저널리스트로 모바일, 컴퓨팅 및 일반 기술에 관한 모든 것을 다년간 다루며 경험을 쌓았습니다. 그는 Android 휴대폰과 오디오 장비에 중점을 두고 있으며 학사 학위를 보유하고 있습니다. 세인트 존스 대학교에서 저널리즘을 전공했습니다.

Brady는 Android Central, Android Authority, XDA, Android Police, iMore 등과 같은 출판물에 글을 썼습니다. 그는 Google, Apple, Samsung이 개최한 주요 이벤트는 물론 Lenovo Innovation World 및 IFA와 같은 무역 박람회에 대한 보도 경험이 있습니다. 

Brady가 최신 장치에 대해 글을 쓰거나 테스트하지 않을 때는 Big East 농구를 시청하고 달리는 모습을 볼 수 있습니다. 

일반 사용자가 관심을 갖는 스마트폰 구성 요소는 소수에 불과하며 그 목록은 일반적으로 프로세서, 배터리, 화면으로 시작됩니다. 자이로스코프나 근접 센서와 같은 틈새 센서에 대해 생각하는 사람은 거의 없지만 장치에서 가장 중요한 부분 중 하나입니다. 화면 방향이 자동으로 회전하거나 통화를 위해 전화기를 귀에 대고 화면이 어두워지는 등 사용자가 인식하지 못하는 주요 기능을 지원합니다.

우리가 당연하게 여기는 이러한 필수 기능 외에도 스마트폰의 센서는 일상적인 문제를 해결하거나 실제 실험을 테스트하는 데 사용할 수 있는 숨겨진 도구로도 사용됩니다. Physics Toolbox 또는 Phyphox와 같은 타사 앱을 사용하면 이러한 도구를 잠금 해제하여 원하는 대로 배포할 수 있습니다. 제가 직접 테스트해 본 결과, 제 스마트폰이 음파 탐지기(그렇죠. 저 음파 탐지기)를 사용하여 음속을 사용해 물체의 거리를 식별할 수 있다는 사실을 믿을 수 없었습니다. 두 대의 전화기를 사용하면 Phyphox의 Acoustic Stopwatch 도구를 사용하여 음파가 얼마나 빨리 이동하는지 측정할 수도 있습니다.

Phyphox 앱에서는 Sonar와 Acoustic Stopwatch가 모두 무료입니다. 영리한 물리학 실험을 직접 시도해 볼 수 있는 방법은 다음과 같습니다.

소나를 사용하여 거리 측정

물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지 확인하기 위해 오디오 처프를 보냅니다.

Sonar는 사운드 탐색 및 범위 지정을 의미하며, 짧은 사운드 버스트를 전송한 후 환경의 물리적 개체에 반사되는 방식으로 작동합니다. 소리의 속도는 대략 초당 340미터라는 것을 알고 있으므로, 소리가 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 해당 물체의 거리를 측정할 수 있습니다. 휴대전화에는 스피커와 마이크가 있으므로 주변 표면에 반사되어 돌아올 때 마이크에 의해 감지되는 "삐삐" 소리를 낼 수 있습니다. 여기에 걸리는 시간을 소리의 속도로 곱하고 2로 나누면 물체의 거리를 나타냅니다.

최상의 결과를 얻으려면 통제된 환경이 필요합니다. 임의의 방에서 단순히 스마트폰을 사용하면 발생된 삐걱거리는 소리가 근처의 모든 서비스에 반사되어 불완전한 결과를 반환합니다. 가능한 한 적은 환경 소음을 원하며 원치 않는 반사를 차단하는 쉴드를 구축하여 이러한 환경을 만들 수 있습니다. 일반 가정용품으로 직접 만든 방패에는 폼 포장, 소파 쿠션, 의류 등이 포함될 수 있습니다.

마지막으로 전화기의 스피커와 마이크를 가리키려면 접시와 같은 반사 물체가 필요합니다. 쉴드를 사용하여 반사경을 향하는 방향을 제외한 모든 방향에서 전화기를 둘러쌉니다.

그런 다음 Phyphox 앱을 열고 Sonar 실험을 시작하세요. 집에서 만든 방패 안에 휴대폰을 배치하면 앱이 녹음하려는 반향과 반사만 포착할 수 있습니다. 실시간 거리 그래프는 앱이 지저귀는 소리를 내면서 최고점을 보여줍니다. 앱이 계산을 수행하여 결과를 시간 그래프가 아닌 거리 그래프로 표시합니다. 반사 물체를 더 가까이 또는 더 멀리 이동할 수 있으며 앱이 여러 테스트에서 고유한 거리를 계산하는 것을 볼 수 있습니다.

음향 스톱워치를 사용하여 소리를 측정해보세요

두 대의 전화기와 줄자를 사용하면 속도를 정확히 알 수 있습니다

정확한 소리 속도를 측정하려면 Phyphox의 Acoustic Stopwatch 기능을 사용해야 합니다. 기본적으로 두 개의 전화기와 줄자를 사용하여 음파의 속도를 정확히 찾아냅니다. 어쿠스틱 스톱워치는 충분히 큰 소리를 감지하면 시작되고 비슷한 크기의 두 번째 소리를 감지하면 중지됩니다. 따라서 두 대의 휴대폰을 일정한 거리에 두고 서로 얼마나 떨어져 있는지 정확히 측정해 보세요.

그런 다음 음향 스톱워치 테스트를 시작합니다. 오디오 임계값 레벨을 높여 환경 소음으로 인해 스톱워치가 실수로 시작되거나 중지되지 않도록 하세요. 그런 다음 배경 소음이 스톱워치를 트리거하지 않으면 테스트를 시작합니다. 각 전화기 옆에 한 사람씩 두고 한 번에 한 사람씩 박수를 쳐보세요. 첫 번째 박수를 치면 스톱워치가 시작되고 두 번째 박수를 치면 스톱워치가 중지됩니다.

비결은 첫 번째 박수를 치면 두 번째 박수보다 먼저 첫 번째 전화기를 시작하고, 두 번째 박수를 치면 첫 번째 전화기가 시작되기 전에 두 번째 전화기를 중지한다는 것입니다. 두 전화기에서 서로 다른 두 가지 측정 시간을 얻을 수 있습니다. 각 전화기 사이의 지연은 전화기 사이의 거리를 소리 속도로 나누어 계산할 수 있습니다. 이 수치를 사용하여 전화기 사이의 거리에 2를 곱하고 그 결과를 방금 계산한 지연으로 나눌 수 있습니다. 이를 통해 정확한 소리의 속도를 알 수 있습니다.

휴대폰 두 대와 줄자만 있으면 되는 영리한 수학과 물리학 실험입니다. 조금이라도 헷갈리신다면 위의 YouTube에서 Phyphox 동영상을 시청해 보시기 바랍니다. 무료 앱을 개발한 팀은 실제 테스트에서 이 앱이 어떻게 작동하는지 잘 보여줍니다.

Phyphox로 할 수 있는 다른 모든 것

휴대폰의 하드웨어 센서를 잠금 해제하는 비결입니다

이러한 테스트를 직접 시도한 후에는 스마트폰(또는 두 대)을 사용하여 물체의 거리를 측정하고 소리의 속도를 계산하는 방법을 시연하게 됩니다. 우리 대부분이 Sonar를 생각할 때 심해 탐사의 이미지를 떠올리기 때문에 정말 깔끔한 시연입니다. 예, 스마트폰에서도 Sonar를 사용할 수 있습니다. 하지만 정확한 판독값을 얻는 것은 까다로울 수 있습니다. 그리고 Acoustic Stopwatch를 사용하면 두 음향 이벤트 사이의 시간을 측정하고 그 결과를 사용하여 소리의 속도를 계산할 수 있습니다.

Phyphox의 이러한 구현은 시작에 불과합니다. 또한 이 앱을 사용하여 조명, 근접 센서, 자이로스코프, 자력계 등을 포함한 스마트폰 센서를 시험해 볼 수도 있습니다. 완전히 무료이며, 기기 내부에 있다는 것을 전혀 인식하지 못한 센서를 사용할 수 있습니다.

파이폭스

Phyphox는 실제 물리학 실험을 위해 스마트폰의 하드웨어 센서를 활용할 수 있는 무료 모바일 앱입니다. 이 앱은 RWTH Aachen University의 제2물리연구소 A에서 개발되었습니다. 가속도계, 자력계, 자이로스코프, 압력, 마이크, 근접 및 GPS 센서 사용을 지원합니다.