Cum pot determina dieta; o roată care se învârte foarte repede Răspunde Aici
Să presupunem că am un motor care funcționează foarte repede. Îmi doresc foarte mult să știu viteza unghiulară a motorului. Folosirea unui cronometru cu siguranță nu va funcționa, deoarece nimeni nu poate înregistra rotiri atât de rapide. Deci, cum aș putea găsi frecvența de rotație într-un astfel de caz?
Răspunsuri
Există o modalitate foarte interesantă de a găsi viteza unghiulară a unei roți care se rotește atât de repede încât nu puteți măsura cu un cronometru. Vom folosi o lumină stroboscopică (o lumină care se aprinde și se stinge în mod repetat) și un concept foarte interesant cunoscut sub numele de efect roată vagon în condiții stroboscopice.
Un pic despre concept:
Efectul roții vagonului este un fenomen în care o roată rotitoare poate apărea staționară sub lumina stroboscopică. Motivul pentru care se întâmplă acest lucru este destul de simplu, frecvența de rotație a roții care se învârte este un multiplu întreg al frecvenței pentru a porni și opri lumina stroboscopică. Prin urmare, de fiecare dată când lumina stroboscopică clipește, roata se va întoarce în aceeași poziție ca înainte. Acest lucru creează iluzia că roata era staționară.
Dar cum vom folosi acest concept pentru a găsi viteza unei roți care se învârte? Să aflăm.
Experienta:
Veți avea nevoie doar de o lumină stroboscopică (puteți descărca aplicații de lumină stroboscopică pentru Android și probabil și pentru iOS) și de roata dvs. rotativă. În acest răspuns, voi folosi un spinner fidget pentru a demonstra.
Păstrați camera cât mai întunecată posibil și puneți roata în mișcare. Porniți lumina stroboscopică și începeți cu o rată de bliț ridicată și reduceți treptat rata până când vedeți că roata se oprește. Facem acest lucru pentru că nu dorim ca alți multipli întregi ai frecvenței să se potrivească cu roata care se rotește.
Luați notă de frecvența luminii stroboscopice ν "rol =" prezentare "stil =" poziție: relativ; "> ν ν" rol = "prezentare" stil = "poziție: relativ;"> ν "rol =" prezentare "stil = "position: relative;"> ν. În cazul meu, spinner-ul fidget apare staționar la o frecvență de 13,3 Hz. După cum am menționat mai devreme, roata apare staționară numai atunci când frecvențele se potrivesc. Frecvența luminii stroboscopice este rotația frecvența roții. Așa că pot spune că spinner-ul meu fidget face 13,3 rotații pe secundă. Și, desigur, rpm ar fi 798.
Sper că ți-a plăcut această experiență distractivă. Dacă aveți întrebări, vă rugăm să le introduceți în comentarii. Dacă aveți o modalitate mai bună de a găsi viteza unghiulară, nu ezitați să scrieți un răspuns.
Cineva undeva
Un tahometru laser:
Faceți un semn la un moment dat pe motor, apoi rotiți-l. Îndreptați tahometrul către el. Strălucind un laser la suprafață și măsurând modificările luminii returnate pe măsură ce semnul trece, poate determina RPM.
O idee pentru o abordare ar putea fi înregistrarea sunetului produs de motor și apoi transformarea semnalului de către Fourier. Presupunerea este că frecvența pe care o căutați va fi clar vizibilă în spectrul acelui semnal. Desigur, nu este clar dacă această frecvență este la fel de ușor de identificat pe cât pare.
Imprimați un disc care arată astfel:
Atașați-l la obiectul rotativ, apoi observați-l cu o lumină stroboscopică de 60Hz. Determinând ce inele par a fi oprite de un stroboscop de 60Hz, puteți deduce RPM-ul obiectului.
După cum puteți vedea, inelul interior are 8 segmente (4 albe, 4 negre), următorul inel are 10 segmente etc. Dacă rotiți discul cu 90 de grade, modelul de pe inelul interior nu se va schimba. Dacă rotiți discul cu 72 de grade, modelul următorului inel nu se va schimba. Deci, cu un stroboscop de 60Hz, puteți găsi care inel pare staționar. Apelați numărul de segmente din acel inel N, apoi discul ar fi trebuit să se deplaseze 720/N grade în 1/60 de secundă. este 2/N de rotații în 1/60 de secundă, deci 7200/N RPM.
Căutați pe web „RPM-uri Strobe printabile” pentru detalii.
Întâmplător am avut acest experiment exact în weekend - o descriere detaliată mai jos. Practic era un pointer laser, o fotodiodă, două rezistențe, un tranzistor și un Arduino. Setați temporizatorul Arduino să ruleze la 10 kHz, iar ieșirea fotodiodei (în intrarea de întrerupere a Arduino) declanșează o „citire” a temporizatorului. Când a trecut cel puțin o secundă, tipăriți raportul, resetați contoare și începeți din nou. Funcționează foarte bine într-o gamă largă de RPM-uri. De fapt, l-am folosit pentru a măsura timpul de centrifugare al unei centrifugare - pentru a demonstra că procesul este neliniar, demonstrând că aerul joacă un rol.