Greppa gravitationsvågor: Augmented Reality robotar lära fysik grunderna till både barn och vuxna

Göra osynliga gravitationsvågor, radiovågor, ljudvågor, etc., graspable och mer begriplig med AR (Augmented Reality) robotics använder en enkel enhet jag uppfann vid en ålder av 12, 1974. Denna enhet är så enkelt att ett barn kan bygga det, men genom att kombinera det med robotteknik, det kan ge en sann 3D augmented reality display som inte kräver några speciella glasögon att se.

I detta Instructable tar vi denna enkla anordning, som är helt enkelt linjära matris av ljuskällor som visar en fysisk kvantitet (en tidigare Instructable visade hur man gör en), och animera den med robotteknik. Några mycket enkla robotics kan du från upphittade föremål, kommer att flytta enheten på ett kontrollerat sätt. Det är denna kontroll som gör det möjligt för repeterbarhet och repeterbarhet är det som gör vågor och andra periodiska mönster synliga genom persistens av exponering (mänskliga näthinnan eller fotografiska Inspelningsmedia).

Motivering:

Gravitationsvågor är osynliga, immateriella och svårt att förstå, men jag ville ha ett sätt att lära mina barn om detta viktiga bidrag till fysik. För att göra vågorna visuellt begriplig bestämde jag mig för att lägga till dem varierar deras Hilbert Transform gånger kvadratroten av negativ, så att energin i signalen, snarare än snabbt försvinna och dyka upp igen, sakta med tiden, att göra mer synliga underliggande energi kuvertet.

Jag arbetade med mina barn och min doktorander, samt studenter vid University of Toronto att sätta ihop ett team och vi nådde ut till gruppen LIGO på mitt alma mater (MIT), och också fått data från LIGO webbplatser, att arbeta med.

Undervisning och teambuilding:

Detta har varit en stor teambuilding projekt och projekt som detta utgör en riktigt bra undervisning möjlighet, med exemplarisk teambuilding enligt följande:

Jag föreslog spinning simma till studenter i min ECE516 klass och Elvira (en elev i klassen) skrev en 3D visualizer för att visualisera vad spinning simma skulle se ut. Marc och jag byggde också vissa ARbotics system, och Max kom upp med några 3D tryckta mönster. Bilden ovan är Ken, Max, mig själv, Elvira, Sarang, Ingmar, Adnan och Pete, också arbetar i projekt; Pete och Sarang gör det pågående arbetet med dopp, och de två Alexanders arbetade också på simma. Stephen och Helton (inte bilden ovan) hjälpte i några av tidigare fotografiska tillfångatagandet av detta projekt. Sarang, Adnan och Nitin, arbetar på att använda Chirplet Transform för att representera gravitationsvågor; Du kan tydligt se att signalen här sker i form av en chirplet. På samma sätt att en wavelet är en bit av en våg, är en chirplet en bit av en pip, dvs en lokaliserad (fönsterläge) kvittra.

Tillsammans byggde vi en enkel robot som flyttar ett dopp (sekventiell Imprinting vågmaskin) i en enkel kontrollerad mönster, gör det möjligt att imprint gravitationsvågor på mänskliga näthinnan eller på fotografisk film med PoE (persistens av exponering). Se min tidigare Instructables på simma och på fenomenala Augmented Reality med hjälp av en enkel lampa eller LED.

Detta Instructable kommer att införa Augmented Reality robotteknik ("ARbotics"): robotics i kombination med exponering principen, att göra vågor påtagliga och således mer läraktig för såväl barn som vuxna lika fenomenologiska envishet.