iOS comprensión acelerómetro datos de iphone en caída libre

Question

¿Por qué es que cuando tiro mi teléfono de aproximadamente 4 pies sobre una almohada, y trazado la magnitud de la aceleración del usuario obtengo valores máximos de 1.5g entonces 1g luego 2.5 g luego 1g luego 2.5g luego 0g en un marco de tiempo de 1 segundo en caída libre con 10 muestras. Idealmente, debería acelerarse a una velocidad constante hacia abajo debido a la gravedad menos la resistencia del aire, entonces ¿por qué la aceleración sube y baja mientras está en caída libre? ¿Qué está causando este ruido?

Answer 1

El concepto más importante a entender antes de leer mi mensaje es que aceleración respecto al suelo (no lectura acelerómetro), debido a la gravedad siempre será 1,0 g. Sin embargo, esta aceleración puede verse disminuida/aumentada por factores externos como resistencia del aire, fuerza de frenado, fuerza aplicada, etc.

Es importante reconocer la diferencia entre la aceleración real y la lectura del acelerómetro antes de notar la variación entre mi respuesta y los otros. He respondido tu pregunta en términos de aceleración porque tu gráfica no parece reflejar las lecturas del acelerómetro en bruto, sino más bien la aceleración con respecto al suelo. Para aclarar:

• valor Acelerómetro = abs (aceleración WRT suelo - 1g)

Por lo tanto:

• Cuando la aceleración es 0 g (objeto está en reposo), el acelerómetro se lee 1g.
• Cuando la aceleración es de 1 g (el objeto está en caída libre), el acelerómetro indica 0g.

Aquí es una situación probable de cada planta WRT aceleración que usted envió:

1.5g: Al dejar el iPhone, es probable que se aplica accidentalmente una pequeña fuerza de ~ 0,5 g, causando una aceleración de 1,5 g (1.0g debido a la gravedad + 0.5g aplicado).

1.0g: Una vez que está en caída libre real, lee ~ 1.0g (aceleración debido a la gravedad). Esta es la aceleración que hipotéticamente debería estar leyendo todo el tiempo en caída libre, descuidando la resistencia del aire.

2.5g: Cuando golpea la almohada, tiene una aceleración hacia arriba de ~ 2.5 g porque se detiene después de haber ganado velocidad por gravedad.

0.0g: Después de que se ha detenido, tiene 0.0g de aceleración porque no está acelerando. La aceleración debida a la gravedad ha sido neutralizada por la fuerza ejercida normalmente por la almohada.

Answer 2

¿Está girando el teléfono? La resistencia del aire variará según el "perfil" presentado en la dirección de aceleración (abajo), lo que significa que la aceleración variará. La muestra de 0g es un punto donde la ubicación del sensor en el teléfono rotaba/giraba hacia abajo a la misma velocidad que la gravedad, y/o el teléfono alcanzaba la velocidad de la terminal (no es probable en una caída de 4 pies).

Answer 3

Normalmente, cuando el teléfono está sobre la mesa, la aceleración es 1G. En una caída libre, la aceleración es 0G. Nunca he jugado con el acelerómetro iPhone para saber si la lógica de soporte "falsifica" 0G cuando está parado y "falsifica" 1G al caer, pero si lo hace, sería inevitablemente imperfecto.

Lo que debe ver (desde un acelerómetro no estropeado) en una caída libre está comenzando en 1G, disminuyendo rápidamente a 0G mientras cae, aumentando rápidamente a varios G cuando toca el "suelo" y luego vuelve a 1G después de que el rebote se detenga, quizás después de varios ciclos hacia arriba y hacia abajo.

Answer 4

El acelerómetro mide la fuerza con respecto a la carcasa del iPhone. Cuando se está sentado en la mesa, la gravedad está forzando el chip del acelerómetro en la parte inferior de la carcasa del iPhone con una fuerza de 1G. En caída libre, tanto el chip del acelerómetro como la carcasa del iPhone experimentarán la misma fuerza descendente debido a la gravedad de 1G. Pero desde entonces, en caída libre, tanto el chip como la carcasa se acelerarán hacia abajo a la misma velocidad, no hay fuerza del chip contra el estuche del iPhone, ambos caerán juntos, por lo que se obtiene una lectura muy cercana. a cero G.

Así que 1 G mientras lo mantiene en el aire. 0 Gs en caída libre. Muchos G durante la parte de contacto más profundo del rebote. 0 Gs durante la parte de arriba en el aire del rebote de rebote. Muchas G durante el siguiente contacto con la almohada, etc. Volver a 1 G cuando se está sentado sobre la almohada.

Esto es una pequeña simplificación, ya que la medida es en realidad de una parte del chip contra otra, pero el argumento aún funciona, pero más a escala nanométrica.

Answer 5

Einstein descubrió algo obvio (pero escondido a plena vista). Es decir: lo que experimentamos como gravedad es en realidad aceleración. Cuando estamos en el suelo, y no nos movemos, en realidad estamos acelerando hacia arriba a 1G (gravedad de una tierra). Entonces la tierra se expande hacia afuera desde el centro.

Ahora sucede algo gracioso con la materia (o una masa grande como la Tierra): el espacio y el tiempo alrededor de la masa en realidad colapsa a la misma velocidad que la expansión. Es por eso que los relojes corren más rápido cuando te alejas del centro de la tierra o de la superficie de la Tierra. Esto se ha verificado en innumerables experimentos y debe tenerse en cuenta para que los satélites GPS funcionen correctamente (por ejemplo).

Ahora, un verdadero acelerómetro siempre medirá 1G en el suelo. Cuando lo lanzaste, el acelerómetro entra en "caída libre", lo que significa que ahora se está moviendo a una velocidad constante (no acelerando) y así lee: 0G. En lugar de que el acelerómetro se acelere, el suelo acelera para encontrarse con el objeto que cae porque el suelo se ha acelerado hacia arriba durante el segundo de caída libre ingrávida experimentada por el acelerómetro. La aceleración instantánea al golpear la almohada es mucho más alta que 1G. Usar la almohada como resorte para introducir suavemente la nueva velocidad instantánea de la tierra en el acelerómetro momentáneamente sin peso fue una buena idea.

La aceleración instantánea de cualquier instrumento es muy destructiva ... y los iPhones son muy caros.