iOS понимает данные акселерометра iphone в свободном падении

Question

Почему, когда я уронил свой телефон с высоты около 4 футов на подушку и изобразил величину ускорения пользователя, я получил пиковые значения 1,5 г, затем 1 г, затем 2,5 г, затем 1 г, затем 2,5 g затем 0g в течение 1 секунды в свободном падении с 10 выборками. В идеале оно должно ускоряться с постоянной скоростью вниз из-за силы тяжести за вычетом сопротивления воздуха, так почему ускорение идет вверх и вниз в условиях свободного падения? Что вызывает этот шум?

Answer 1

Самая важная концепция, которую нужно понять перед прочтением моего поста, состоит в том, что ускорение относительно земли ( не чтение акселерометра) из-за гравитации всегда будет 1,0g.Однако это ускорение может быть уменьшено / усилено внешними факторами, такими как сопротивление воздуха, сила торможения, приложенное усилие и т. Д.

Важно распознать разницу между фактическим ускорением и показаниями акселерометра, прежде чем заметить разницу междумой ответ и другие.Я ответил на ваш вопрос с точки зрения ускорения, потому что ваш график, кажется, не отражает необработанные показания акселерометра, а скорее ускорение относительно земли.Для уточнения:

• Значение акселерометра = abs (ускорение WRT земли - 1g)

Следовательно:

• Когда ускорение составляет 0g (объектв состоянии покоя) акселерометр показывает 1g.
• Когда ускорение равно 1g (объект находится в свободном падении), акселерометр показывает 0g.

Вот вероятная ситуация для каждого ускорения WRTзаземление, которое вы отправили:

1,5 г: при падении iPhone вы, вероятно, случайно применили небольшую силу ~ 0,5 г, что привело к ускорению 1,5 г (1,0 г из-за силы тяжести + 0,5 г).

1,0 г: как только он находится в фактическом свободном падении, он читает ~ 1,0 г (ускорение под действием силы тяжести).Это ускорение, которое он должен гипотетически считывать все время, пока находится в свободном падении, пренебрегая сопротивлением воздуха.

2.5g: при ударе по подушке ускорение вверх составляет ~ 2.5g, потому что он останавливаетсяпосле увеличения скорости от силы тяжести.

0.0g: после остановки он имеет ускорение 0.0g, поскольку не ускоряется.Ускорение от силы тяжести было нейтрализовано нормальным принудительным воздействием подушки.

Answer 2

Эйнштейн обнаружил нечто очевидное (но скрытое на виду). То есть: то, что мы воспринимаем как гравитацию, на самом деле является ускорением. Находясь на земле и не двигаясь, мы на самом деле ускоряемся вверх на 1G (одна сила тяжести Земли). Таким образом, земля фактически расширяется наружу от центра.

Теперь с веществом (или большой массой, подобной Земле) происходит забавная вещь: пространство и время вокруг массы фактически коллапсируют с той же скоростью, что и расширение. Вот почему часы работают быстрее, когда вы удаляетесь от центра Земли или от поверхности Земли. Это было проверено в бесчисленных экспериментах и ​​должно приниматься во внимание для правильной работы спутников GPS (например).

Теперь настоящий акселерометр всегда будет измерять 1G на земле. Когда вы отпускаете его, акселерометр переходит в «свободное падение», что означает, что он теперь движется с постоянной скоростью (не ускоряется) и, таким образом, показывает: 0G. Вместо ускорения акселерометра земля ускоряется, чтобы встретить падающий объект, потому что земля ускорялась вверх в течение одной секунды невесомого свободного падения, испытываемого акселерометром. Мгновенное ускорение при ударе по подушке, следовательно, намного выше, чем 1G. Хорошей идеей было использовать подушку в качестве пружины для плавного введения новой мгновенной скорости Земли в мгновенно невесомый акселерометр.

Мгновенное ускорение для любого инструмента очень разрушительно ... и iPhone очень дорогой.

Answer 3

Акселерометр измеряет силу относительно корпуса iPhone.Когда вы неподвижно сидите на столе, сила тяжести заставляет чип акселерометра упасть в нижнюю часть корпуса iPhone с силой 1G.В свободном падении и микросхема акселерометра, и корпус iPhone будут испытывать одинаковую нисходящую силу из-за силы тяжести 1G.Но затем, поскольку в свободном падении и чип, и корпус будут ускоряться вниз с одинаковой скоростью, сила чипа не будет прилагаться к корпусу iPhone, они оба будут падать вместе, поэтому вы получите очень близкое чтениедо нуля G.

Итак, 1 G, пока вы держите его все еще в воздухе.0 Гс в свободном падении.Многие G во время самой глубокой контактной части отскока.0 Gs во время отскока в воздушной части отскока.Много G во время следующего контакта с подушкой и т. Д. Назад к 1 G, когда вы неподвижно сидите на подушке.

Это небольшое упрощение, поскольку измерение фактически состоит из одной части чипа относительно другой, ноаргумент все еще работает, но больше в нано-масштабе.

Answer 4

Обычно, когда телефон сидит на столе, ускорение составляет 1G.В свободном падении ускорение составляет 0G.Я никогда не играл с акселерометром iPhone, чтобы узнать, «подделывает» ли логика поддержки 0G при неподвижности и «подделывает» 1G при падении, но если это произойдет, это неизбежно будет несовершенным.от неумелого акселерометра) при свободном падении начинается с 1G, быстро падает до 0G при падении, быстро увеличивается до нескольких Gs, когда он падает на «землю», а затем возвращается к 1G после останова отскока, возможно, после нескольких циклови вниз.

Answer 5

Телефон крутится? Сопротивление воздуха будет варьироваться в зависимости от «профиля», представленного в направлении ускорения (вниз), что означает, что ускорение будет меняться. Образец 0g - это либо место, где местоположение датчика в телефоне оказалось вращающимся / вращающимся вниз с той же скоростью, что и сила тяжести, и / или скорость контакта с телефоном (маловероятно при падении 4 ').