Може ли датчик да открие разликата между гравитацията и ускорението?


Отговор 1:

В действителност всяко тяло (образувание, обект, човек) има "жизнена линия" - лична история и контекст. Така че не е като просто да забиете сензора в пространството някъде, без да го информирате къде е и каква е околността.

Обикновено навигационната система на космически кораб също има инерционна навигация, така че компютърът има запис на историята на всички ускорения в три измерения във времето плюс всички ъглови ускорения и в допълнение глобална карта на гравитационното поле - така че от тези данни той може да разбере доста точно къде се намира, под какъв ъгъл е ориентиран и колко бързо се движи във всеки момент. Тези инструменти са разработени с висока точност.

Не е абсолютно необходимо да въвеждате информация за местоположението от GPS или радио маяци или небесна навигация. Но всеки толкова често системата ще се актуализира, за да се увери, че синхронизира вътрешната инерционна навигационна система с действителното положение.

Говорихте обаче за теоретичен, херметически затворен сензор за ускорение, при който изобщо не започвате с никаква входна информация, така че няма представа откъде е започнал и какви движения е преминал по-рано.

В този случай не би било възможно да се разграничи гравитационното поле от ускорението.

Особено, тъй като в космоса практически няма външна опора или съпротива срещу движение. Никой въздух не ви забавя и няма земя или кула, на която да се опрете. Така че вие ​​сте в свободно падане, освен ако на космическото си превозно средство не разполагате нито с ракета на верни, ионен двигател, слънчево платно или бустер.


Отговор 2:

Има много отговори, които казват, че това е или невъзможно, или непрактично (като например да имаш достатъчно голям сензор, за да разпознава приливни сили), но акселерометрите, използвани в електронните устройства, правят това нещо непрекъснато. Откриването на приложена сила, свободно падане и статично натоварване не са необичайни.

Акселерометърът съдържа пиезоелектричен материал - този, който произвежда напрежение в отговор на приложен стрес. Когато индуцираме ускорение чрез натискане или удар, пиезоелектричният материал (обикновено кристал) се компресира и произвежда напрежение. Ако обектът е с чисто гравитационно ускорение, напрегнатото поле, действащо върху сензора, е напълно изчезнало, тъй като обектите в свободно падане не „чувстват“ никаква сила. По този начин не се произвежда напрежение. Имайки предвид това разграничение, ние знаем кога ускорението е причинено от гравитацията и кога е причинено от приложена сила.

Това не взема предвид статичното натоварване, тъй като кристалът все още може да изпитва компресия само като седне на масата. Вместо това бихме могли да имаме кондензатор, чието разстояние между плочите се променя в зависимост от състоянието: свободно падане, статично натоварване или натискане. Чрез непрекъснато измерване на последващата промяна в капацитета можем да определим кое от тези 3 условия действа върху сензора.


Отговор 3:

Има много отговори, които казват, че това е или невъзможно, или непрактично (като например да имаш достатъчно голям сензор, за да разпознава приливни сили), но акселерометрите, използвани в електронните устройства, правят това нещо непрекъснато. Откриването на приложена сила, свободно падане и статично натоварване не са необичайни.

Акселерометърът съдържа пиезоелектричен материал - този, който произвежда напрежение в отговор на приложен стрес. Когато индуцираме ускорение чрез натискане или удар, пиезоелектричният материал (обикновено кристал) се компресира и произвежда напрежение. Ако обектът е с чисто гравитационно ускорение, напрегнатото поле, действащо върху сензора, е напълно изчезнало, тъй като обектите в свободно падане не „чувстват“ никаква сила. По този начин не се произвежда напрежение. Имайки предвид това разграничение, ние знаем кога ускорението е причинено от гравитацията и кога е причинено от приложена сила.

Това не взема предвид статичното натоварване, тъй като кристалът все още може да изпитва компресия само като седне на масата. Вместо това бихме могли да имаме кондензатор, чието разстояние между плочите се променя в зависимост от състоянието: свободно падане, статично натоварване или натискане. Чрез непрекъснато измерване на последващата промяна в капацитета можем да определим кое от тези 3 условия действа върху сензора.