Kako enostavno poiščite pospeševalnik v iPhonu


Vsak naj bi verjetno vedo, da sem obseden s fiziko in pametnimi telefoni. Če lahko uporabim telefon za eksperiment fizike, moram iti. To je točno tisto, kar bom zdaj storil – uporabite nekaj fizike, da najdete lokacijo merilnika pospeška v napravi iPhone 7.

Vaš pametni telefon ima v sebi veliko senzorjev. Eden od najpogostejših je merilnik pospeška. To je v bistvu super majhna masa, povezana z vzmeti (ne dejanskimi vzmeti). Ko se telefon pospeši v določeni smeri, se bodo nekatere vzmeti stisnile, da bi se pospešila tudi majhna testna masa. Merilnik pospeška meri to spomladansko stiskanje in to uporablja za določitev pospeška telefona. S tem bo vedel, ali je obrnjen navzgor ali navzdol. Prav tako lahko ocenite, kako daleč se premikate in jo uporabite skupaj s kamero, da ugotovite, kje so predmeti v resničnem svetu, ki uporabljajo ARKit.

Torej, vemo, da je v telefonu senzor, ampak kje se nahaja? Ne bom razdvojil telefona; vsi vedo, da po tem ne bom nikoli prišel nazaj. Namesto tega bom izvedel lokacijo s pomikanjem telefona v krožno pot. Da, gibanje v krogu je vrsta pospeševanja.

Seveda ste že vedeli, da je krožno gibanje tip pospeševanja. Da, to ste vedeli, ker ste bili v avtomobilu (verjetno ste bili v avtu). Izkazalo se je, da človeško telo lahko čutijo pospešitve, čeprav včasih zmedemo te pospešitve s gravitacijskimi silami, vendar jih lahko še vedno počutimo. Če sedite na avtomobilskem sedežu in vozilo pospeši, ga pospešite in to lahko občutite. Zdaj, če se ta avto vrti v krogu, ga lahko občutite tudi. Ta vrtljivi avtomobil se pospešuje – tudi če potuje s konstantno hitrostjo.

Če želite resnično razumeti, zakaj je krožno gibanje tip pospeševanja, morate začeti z definicijo pospeševanja.

Tukaj Δ pomeni "spremembo". Zato je pospešek sprememba hitrosti, deljena s spremembo časa – to je hitrost. Ampak tukaj je ključna točka. Pospešek in hitrost sta vektorska količina. To pomeni, da so odvisne od smeri kot tudi velikosti. Ker je hitrost vektor, lahko pospešite s spreminjanjem smeri hitrosti. Če se giblje v krogu s konstantno hitrostjo, to pomeni resnično pospešek.

Če imamo predmet, ki se giblje v krogu, je pospešek usmerjen proti središču kroga in je odvisen od dveh stvari: kotne hitrosti (ω) in krožnega polmera (r). Če povečate eno od teh vrednosti, se bo obseg pospeška povečal tudi glede na naslednje:

Torej, morda boste videli, kam gre. Če premaknem telefon v krog, lahko izmerim tako pospešek kot kotno hitrost. Iz tega lahko izračunam polmer kroga – to je razdalja od središča kroga do merilnika pospeška. To ne sme biti preveč težavno. Pravzaprav sem to poskusil prej, vendar je bila nekoliko drugačna nastavitev.

Pravzaprav lahko to storite sami. Res, vse, kar potrebujete za napravo, ki zavrti telefon tako, da se premika v krogu s konstantnim polmerom. Zame sem uporabil to lepo vrtljivo platformo.

Upoštevajte dodatek ravnilca, tako da lahko natančno izmerim razdaljo od središča kroga do dna telefona. Na koncu sem dal tudi majhno spono, da preprečim, da bi telefon odtrgal s platforme. To bi bilo slabo.

Druga stvar, ki jo potrebujete, je način za merjenje tako kotne hitrosti kot pospeševanja. Večina telefonov ima vrsto žiroskopa za merjenje vrtljajev, tako da lahko s telefonom dobite obe meritvi. Čeprav je v telefonu več aplikacij za snemanje podatkov senzorjev, vendar mi je res všeč PhyPhox (za Android in iOS).

Zdaj smo vsi postavljeni. Začnite s snemanjem podatkov in zavrtite telefon. Ker se kotna hitrost spreminja, tudi pospešek (ker je polmer fiksiran). Ker je pospešek sorazmeren kvadratu kotne hitrosti, lahko posnamem pospešek nasproti ω22. To bi moralo videti nekaj takega (upajmo).

Zdi se, da je linearna, zato je to dobro. Nagib te črte je 0,14138 metrov s presledkom 0,093 (rad / s)2 (to je blizu nič). Ta nagib je pomemben del. To je razdalja od središča kroga do senzorja. Razdaljo dna telefona sem zabeležila na sredino s polmerom 0,09 metra. To pomeni, da je merilnik pospeška 5.1 centimetrov nad dnom telefona.

Ampak počakaj! Kaj pa lokacijska stran? Poskus lahko ponovim s strani telefona, ki je obrnjena proti središču kroga. Tukaj so podatki za ta zagon.

V tem primeru sem imel zaslon obrnjen navzdol s stranjo "spanja" na strani telefona, ki je obrnjena proti središču kroga v polmeru 15,9 cm. Nagib gornje črte je 17,7 cm. To pomeni, da je senzor 1,8 cm stran od strani. V redu, to je tehnično napačno, vendar bom vseeno uporabljal. 17,7 cm je pravzaprav radialna razdalja do senzorja. To mi bo dalo samo razdaljo od strani telefona, če je senzor na polovici od vrha telefona. Oh, dobro, to bo dovolj blizu.

Torej, tukaj je diagram mojega iPhone-a (gledam ga iz hrbta).

Prepričana sem, da je tam, kjer se nahaja senzor. Zdaj moram razkriti svoj telefon, da preverim ta rezultat. Oh počakaj. Ne bom storil tega.