We hebben bijna allemaal een achterlichtje voor de fiets. Dit kunnen we op verschillende standen instellen. Hiermee kun je heel eenvoudig een aantal metingen doen. In dit artikel kijken we vooral naar de frequentie en tijdsduur van het knipperen.
De meetopstelling
We gebruiken voor onze meting het computerprogramma Coach en de Eurosense interface. Voor gebruik in het onderwijs zijn verschillende producten in de handel om te meten met de pc. De lichtintensiteit wordt gemeten door de lichtsensor van de Eurosense. Hiermee meet het programma Coach de sterkte van het licht voor een bepaalde tijd. Hoe meer licht er is, des te hoger is de gemeten waarde. Als dit in een grafiek gemeten wordt dan gaat de lijn in de grafiek hoger lopen naarmate er meer licht is. In bovenstaande foto zien we de meetopstelling. Je ziet rechts het fietslampje en de Eurosense (het fietslampje zie je van achteren), links zie je de computer waar de metingen worden weergegeven.
Wat is de frequentie waarmee het lichtje knippert?
Om de frequentie te bepalen, meten we gedurende 20 s de lichtsterkte. Je ziet de lijn in de grafiek regelmatig verspringen van weinig licht naar veel licht. Bij de originele instelling (een meettijd van 20 s) is het moeilijk de pieken goed te tellen en daarom zoomen we een beetje in. Je ziet dit allemaal terug in het onderstaande filmpje.
Het uitvoeren van de meting om de frequentie te bepalen
Als we inzoomen op de meetresultaten en de meting weergeven voor ongeveer 4 s, kunnen we de pieken goed tellen. We tellen tien pieken in iets minder dan 4 s. In een minuut zouden dus ongeveer 150 pieken zitten. Je kunt zeggen dat de knippefrequentie 150 bpm is. In de natuurkunde is het gebruikelijk om frequenties weer te geven in Hz (Hertz), dat is het aantal periodes in een seconde. Dit lichtje knippert met een frequentie van (iets meer dan) 2,5 Hz.
De meetresultaten
Is het lampje tijdens knipperen even vaak aan als uit?
Als je kijkt naar de meting zoals we die hierboven gedaan hebben, dan is er maar moeilijk een tijdverschil te meten tussen de tijd dat het lampje aan is en de tijd dat het lampje uit is. Alleen weet je niet goed of er wel nauwkeurig genoeg gemeten is. Wanneer je meer metingen in een kortere tijd doet, kunnen we de bovenstaande vraag beter beantwoorden. Daarom wordt de meting nog een keer gedaan, nu bij een kortere meettijd en een hogere meetfrequentie.
Het uitvoeren van de meting om de knipperduur te bepalen
We hebben de omslagpunten netjes afgelezen, hierbij zou je nog kunnen discussieren of het een halve milliseconde meer of minder is. We vinden hier dat het licht aan gaat op t = 133 ms en weer uit gaat op t = 327,5 ms. Dat betekent dat het licht 194,5 ms is aan geweest (327,5 - 133 = 194,5). Als we kijken hoe lang het licht uit is, dan vinden we 521,5 - 327,5 = 194 ms. Dat betekent dat je wel kunt stellen dat het lichtje even lang aan als uit is óf dat als er al een verschil is, dat dit verschil kleiner dan één duizendste seconde is.
De meetresultaten van de proef bij hoge meetfrequentie
Vervolgonderzoek
Hopelijk was dit artikel goed te volgen, het kan ook aanleiding zijn om zelf een vervolgonderzoek uit te voeren of om de conclusies van dit onderzoek nog eens te bespreken. Je kunt daarbij bijvoorbeeld aan de volgende dingen denken:
- Ben je het eens met de conclusie dat het lampje even lang aan als uit is?
- Kun je een manier bedenken om de frequentie te meten zonder direct de PC daarbij te gebruiken?
- Kun je een manier bedenken om te bepalen of het lampje even lang aan als uit is, zonder direct de PC daarbij te gebruiken?
- Welke onderzoekjes zou je met deze meetopstelling nog meer kunnen doen?
- Als je goed kijkt, zie je nog iets opvallends aan de vorm van het lichtsignaal. Kun je verklaren hoe dat komt?