Analyzing the Dynamics of a Yo-Yo Using a Smartphone Gyroscope Sensor

Abstract

In this article, the dynamics of a traditional toy, the yo-yo, are investigated theoretically and experimentally using smartphone sensors. In particular, using the gyroscope the angular velocity is measured. The experimental results are complemented thanks to a digital video analysis. The concordance between theoretical and experimental results is discussed. As the yo-yo is a ubiquitous, simple, and traditional toy, this simple proposal could encourage students to experiment with everyday objects and modern technologies.

Experiência de baixo custo para determinar a forma da superfície de um líquido em rotação usando o smartphone

“…Ajustamos o controle deslizante do applet para velocidade angular indicada na figura, em seguida, ajustamos a imagem até as medidas das ordenada e abscissa da imagem e do applet coincidirem. Consideramos a velocidade angular instantânea constante, pois essa consideração foi importante na dedução da equação (8).…”

“…Essa equaçãoé válida em duas situações, a primeirá e quando a superfície do líquidoé horizontal, ou seja, o sistema está em repouso e a curva da superfície daáguá e igualà reta y = 0, a segunda possibilidadeé quando o recipiente comágua gira, mas o nível daágua não atinge a borda superior do recipiente. Para o tamanho do recipiente que construímos, os valores máximo de ω, para que a equação (8) seja válida,é de aproximadamente ω = 16, 3 rad/s, obtemos esse valor isolando ω da curva (8), adotamos o valor da aceleração da gravidade como sendo g = 9, 8 m/s 2 , nesta experiência o valor de a foi de 8,5 cm e os valores máximo de y e x foram 6,5 cm e 8,5 cm respectivamente.…”

“…Na segunda possibilidade, existem softwares livres que fazem vídeo análise como o Tracker, esse programaé de fácil manipulação e possui aplicação em diversasáreas da física [3][4][5][6]. Na terceira possibilidade, o smartphone vem mostrando ser muitoútil no ensino de física por possuir vários sensores que possibilita medir grandezas da física [7][8][9], o tipo de sensor do smartphone depende da sua marca, os sensores normalmente encontrados nestes dispositivos são: o giroscópio mede velocidade angular, o luxímetro mede a intensidade luminosa, o barômetro mede a pressão, o acelerômetro mede aceleração, o magnetômetro mede campo magnético, sensor de proximidade, o higrômetro mede umidade do ar, o GPS mede a posição, o microfone e a câmera. Naúltima possibilidade a limitação encontradaé que ficamos restritos aos números de sensores do smartphone.…”

The Coriolis effect and coupled oscillations in a rotating swings amusement ride

“…Easy access to rotation sensors can help students understand the concept of rotation around different axes and opens many possibilities for education (see e.g. [18][19][20][21][22][23][24][25]).…”

Smartphone sensors and video analysis: two allies in the physics laboratory battle field

“…Another example is Ref. [10], where the dynamics of a traditional toy, the yoyo, is investigated theoretically and experimentally using smartphone' sensors. In particular, using the gyroscope the angular velocity is measured.…”