Μπορεί ένας αισθητήρας να ανιχνεύσει τη διαφορά μεταξύ βαρύτητας και επιτάχυνσης;


Απάντηση 1:

Στην πραγματικότητα, κάθε σώμα (οντότητα, αντικείμενο, πρόσωπο) έχει μια "γραμμή ζωής" - μια προσωπική ιστορία και ένα πλαίσιο. Έτσι, δεν είναι σαν να απλώς κολλήσατε τον αισθητήρα στο διάστημα κάπου χωρίς να το ενημερώσετε για το πού ήταν και ποιο είναι το περιβάλλον.

Συνήθως ένα σύστημα πλοήγησης διαστημικού σκάφους έχει επίσης και αδρανειακή πλοήγηση, οπότε ο υπολογιστής έχει ιστορικό όλων των επιταχύνσεων σε τρεις διαστάσεις με την πάροδο του χρόνου, συν όλες τις γωνιακές επιταχύνσεις και σε μια προσθήκη έναν παγκόσμιο χάρτη του βαρυτικού πεδίου - μπορεί να καταλάβει με ακρίβεια πού βρίσκεται, με ποια γωνία προσανατολίζεται και πόσο γρήγορα κινείται ανά πάσα στιγμή. Αυτά τα όργανα έχουν αναπτυχθεί με μεγάλη ακρίβεια.

Δεν είναι απολύτως απαραίτητο να εισαγάγετε πληροφορίες τοποθεσίας από GPS ή ραδιοφάρους ή ουράνια πλοήγηση. Αλλά κάθε τόσο συχνά το σύστημα θα ενημερωθεί για να σιγουρευτεί ότι θα συγχρονίσει το επί του σκάφους σύστημα αδρανειακής πλοήγησης με την πραγματική θέση.

Ωστόσο, μιλήσατε για έναν θεωρητικό, ερμητικά κλεισμένο αισθητήρα επιτάχυνσης όπου δεν ξεκινάτε με καμία πληροφορία εισόδου, έτσι δεν έχει ιδέα από πού ξεκίνησε και ποιες κινήσεις έχει περάσει από προηγουμένως.

Στην περίπτωση αυτή δεν θα ήταν δυνατόν να γίνει διάκριση ενός βαρυτικού πεδίου από την επιτάχυνση.

Ειδικά δεδομένου ότι, στο διάστημα, δεν υπάρχει σχεδόν καμία εξωτερική στήριξη ή αντίσταση στην κίνηση. Δεν υπάρχει επιβράδυνση του αέρα και δεν υπάρχει έδαφος ή πύργος. Έτσι είστε σε ελεύθερη πτώση, εκτός αν έχετε είτε ένα rocket vernier, ιονιστή μηχανή, ηλιακό πανί ή ενισχυτικό κινητήρα στο διαστημικό όχημά σας.


Απάντηση 2:

Υπάρχουν πολλές απαντήσεις λέγοντας ότι αυτό είναι είτε αδύνατο είτε πρακτικό (όπως ο αισθητήρας είναι αρκετά μεγάλος ώστε να ανιχνεύει τις παλιρροιακές δυνάμεις), αλλά τα επιταχυνσιόμετρα που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές συσκευές κάνουν αυτά τα πράγματα όλη την ώρα. Η ανίχνευση της εφαρμοζόμενης δύναμης, της ελεύθερης πτώσης και του στατικού φορτίου δεν είναι εκτός συνήθειας.

Ένα επιταχυνσιόμετρο περιέχει ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό που παράγει μια τάση σε απόκριση της εφαρμοζόμενης τάσης. Όταν προκαλούμε επιτάχυνση μέσω μιας ώθησης ή μιας απεργίας, το πιεζοηλεκτρικό υλικό (συνήθως ένας κρύσταλλος) συμπιέζει και παράγει μια τάση. Εάν το αντικείμενο βρίσκεται κάτω από καθαρή βαρυτική επιτάχυνση, το πεδίο τάσης που επενεργεί στον αισθητήρα έχει εξαντληθεί γιατί τα αντικείμενα σε ελεύθερη πτώση δεν "νιώθουν" καμία δύναμη. Έτσι, δεν παράγεται τάση. Με αυτή τη διάκριση, γνωρίζουμε πότε η επιτάχυνση προκαλείται από τη βαρύτητα και όταν προκαλείται από μια εφαρμοζόμενη δύναμη.

Αυτό δεν λαμβάνει υπόψη το στατικό φορτίο, επειδή το κρύσταλλο μπορεί ακόμα να αντιμετωπίσει συμπίεση μόνο με το να κάθεται σε ένα τραπέζι. Θα μπορούσαμε αντ 'αυτού να έχουμε έναν πυκνωτή του οποίου η απόσταση των πλακών αλλάζει ανάλογα με την κατάσταση: ελεύθερη πτώση, στατική φόρτιση ή πίεση. Με τη συνεχή μέτρηση της μεταγενέστερης αλλαγής της χωρητικότητας, μπορούμε να καθορίσουμε ποια από αυτές τις 3 συνθήκες λειτουργεί στον αισθητήρα.


Απάντηση 3:

Υπάρχουν πολλές απαντήσεις λέγοντας ότι αυτό είναι είτε αδύνατο είτε πρακτικό (όπως ο αισθητήρας είναι αρκετά μεγάλος ώστε να ανιχνεύει τις παλιρροιακές δυνάμεις), αλλά τα επιταχυνσιόμετρα που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές συσκευές κάνουν αυτά τα πράγματα όλη την ώρα. Η ανίχνευση της εφαρμοζόμενης δύναμης, της ελεύθερης πτώσης και του στατικού φορτίου δεν είναι εκτός συνήθειας.

Ένα επιταχυνσιόμετρο περιέχει ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό που παράγει μια τάση σε απόκριση της εφαρμοζόμενης τάσης. Όταν προκαλούμε επιτάχυνση μέσω μιας ώθησης ή μιας απεργίας, το πιεζοηλεκτρικό υλικό (συνήθως ένας κρύσταλλος) συμπιέζει και παράγει μια τάση. Εάν το αντικείμενο βρίσκεται κάτω από καθαρή βαρυτική επιτάχυνση, το πεδίο τάσης που επενεργεί στον αισθητήρα έχει εξαντληθεί γιατί τα αντικείμενα σε ελεύθερη πτώση δεν "νιώθουν" καμία δύναμη. Έτσι, δεν παράγεται τάση. Με αυτή τη διάκριση, γνωρίζουμε πότε η επιτάχυνση προκαλείται από τη βαρύτητα και όταν προκαλείται από μια εφαρμοζόμενη δύναμη.

Αυτό δεν λαμβάνει υπόψη το στατικό φορτίο, επειδή το κρύσταλλο μπορεί ακόμα να αντιμετωπίσει συμπίεση μόνο με το να κάθεται σε ένα τραπέζι. Θα μπορούσαμε αντ 'αυτού να έχουμε έναν πυκνωτή του οποίου η απόσταση των πλακών αλλάζει ανάλογα με την κατάσταση: ελεύθερη πτώση, στατική φόρτιση ή πίεση. Με τη συνεχή μέτρηση της μεταγενέστερης αλλαγής της χωρητικότητας, μπορούμε να καθορίσουμε ποια από αυτές τις 3 συνθήκες λειτουργεί στον αισθητήρα.