Mohl senzor detekovat rozdíl mezi gravitací a zrychlením?


Odpověď 1:

Ve skutečnosti má každé tělo (entita, objekt, člověk) „životní linii“ - osobní historii a kontext. Není to tak, jako bys jen někam zasunul senzor do vesmíru, aniž bys ho informoval, kde to bylo a jaké jsou jeho okolí.

Vesmírný navigační systém má obvykle také inerciální navigaci, takže počítač má záznam o historii všech zrychlení ve třech rozměrech v čase, plus všech úhlových zrychleních a navíc globální mapu gravitačního pole - takže z těchto údajů to dokáže docela přesně zjistit, kde je, v jakém úhlu je orientována a jak rychle se v kterémkoli okamžiku pohybuje. Tyto nástroje byly vyvinuty s vysokou přesností.

Není nezbytně nutné zadávat žádné informace o poloze z GPS nebo rádiových majáků nebo nebeské navigace. Systém se však bude vždy aktualizovat, aby se zajistilo, že palubní inerciální navigační systém bude synchronizován se skutečnou polohou.

Mluvili jste však o teoretickém, hermeticky uzavřeném senzoru zrychlení, u kterého nezačínáte vůbec žádnými vstupními informacemi, takže nemá ponětí, kde to začalo a jaké pohyby prošlo dříve.

V tomto případě by nebylo možné rozlišit gravitační pole od zrychlení.

Zejména proto, že v prostoru prakticky neexistuje žádná vnější podpora nebo odpor vůči pohybu. Žádný vzduch, který by vás zpomalil, a žádná země ani věž, na které byste se postavili. Takže jste na volném pádu, pokud nemáte ve svém kosmickém vozidle vernierovou raketu, iontový motor, sluneční plachtu nebo pomocný motor.


Odpověď 2:

Existuje mnoho odpovědí, které říkají, že je to buď nemožné nebo nepraktické (jako například mít dostatečně velký senzor pro detekci přílivových sil), ale akcelerometry používané v elektronických zařízeních tuto věc pořád dělají. Detekce aplikované síly, volného pádu a statického zatížení není neobvyklá.

Akcelerometr obsahuje piezoelektrický materiál - ten, který vytváří napětí v reakci na aplikované napětí. Když vyvoláme zrychlení tlačením nebo úderem, piezoelektrický materiál (obvykle krystal) komprimuje a vytváří napětí. Pokud je objekt pod čistým gravitačním zrychlením, stresové pole působící na senzor je úplně pryč, protože objekty ve volném pádu „necítí“ žádnou sílu. Tím se neprodukuje žádné napětí. S tímto rozlišením víme, kdy je zrychlení způsobeno gravitací a když je způsobeno aplikovanou silou.

To nebere v úvahu statické zatížení, protože krystal může stále zažít kompresi jen seděním na stole. Místo toho bychom mohli mít kondenzátor, jehož rozteč desek se mění v závislosti na stavu: volný pád, statické zatížení nebo tlak. Kontinuálním měřením následné změny kapacity můžeme určit, která z těchto 3 podmínek působí na senzor.


Odpověď 3:

Existuje mnoho odpovědí, které říkají, že je to buď nemožné nebo nepraktické (jako například mít dostatečně velký senzor pro detekci přílivových sil), ale akcelerometry používané v elektronických zařízeních tuto věc pořád dělají. Detekce aplikované síly, volného pádu a statického zatížení není neobvyklá.

Akcelerometr obsahuje piezoelektrický materiál - ten, který vytváří napětí v reakci na aplikované napětí. Když vyvoláme zrychlení tlačením nebo úderem, piezoelektrický materiál (obvykle krystal) komprimuje a vytváří napětí. Pokud je objekt pod čistým gravitačním zrychlením, stresové pole působící na senzor je úplně pryč, protože objekty ve volném pádu „necítí“ žádnou sílu. Tím se neprodukuje žádné napětí. S tímto rozlišením víme, kdy je zrychlení způsobeno gravitací a když je způsobeno aplikovanou silou.

To nebere v úvahu statické zatížení, protože krystal může stále zažít kompresi jen seděním na stole. Místo toho bychom mohli mít kondenzátor, jehož rozteč desek se mění v závislosti na stavu: volný pád, statické zatížení nebo tlak. Kontinuálním měřením následné změny kapacity můžeme určit, která z těchto 3 podmínek působí na senzor.