Thiết lập thực tế để đo vận tốc góc

Tôi đã nhận được một đầu quay từ một nhà sản xuất Canada, và tôi vô cùng ngạc nhiên bởi cách nó gọn gàng xoay tròn.

Sở thích của tôi về vật lý đã khiến tôi cố gắng tìm hiểu tốc độ tối đa mà tôi có thể xoay đỉnh và cách so sánh với các ngọn khác được làm từ các vật liệu khác và các hình dạng khác.

Tôi đã dán một nhãn dán nhỏ vào nó và ghi lại bằng máy ảnh điện thoại của mình nhưng tốc độ khung hình quá chậm để có thể đếm số lần quay theo thời gian.

Tôi không có quyền truy cập vào thiết bị chuyên dụng nhưng tôi có thể đo hoặc xấp xỉ khối lượng, khối lượng, mật độ, nhiệt độ và có lẽ cũng là thời điểm quán tính. Làm thế nào để tôi đo tốc độ góc của đỉnh?

Có một số cách.

Trực tiếp nhất là sơn một nửa màu trắng trên cùng và màu đen còn lại, sau đó chỉ một cái gì đó bằng cảm biến ánh sáng vào nó. AC khuếch đại đầu ra một chút, sau đó xác định tần số. Điều này có thể là với bộ đếm tần số có chủ ý, phạm vi hiển thị tần số trực tiếp hoặc vi điều khiển bạn lập trình để tìm chu kỳ và cuối cùng hiển thị cho bạn tần số.

Một phương pháp tắt kệ được gọi là nhấp nháy . Đây không phải là phép đo tần số trực tiếp, nhưng dù sao cũng có thể hoạt động khá tốt. Đó là một nhấp nháy nhấp nháy ở tốc độ hiệu chỉnh mà bạn có thể điều chỉnh. Bạn điều chỉnh áo choàng nhấp nháy để xuất hiện để "đóng băng" đầu kéo sợi, sau đó xem tần số được đặt ở mức nào.

Tuy nhiên, một cách khác để đặt đầu trên một cái gì đó được ghép nối với micro. Chắc chắn sẽ có một số sự mất cân bằng, sẽ gây ra rung động ở tần số quay. Điều này có thể được khuếch đại và tần số được xác định như tín hiệu ánh sáng trong gợi ý đầu tiên.

Nếu bạn có thể từ hóa vật quay, thì bạn có thể sử dụng bộ thu từ để nhận tín hiệu tương tự như cảm biến ánh sáng hoặc micrô sẽ tạo ra.

Có lẽ phương pháp thực tế dễ dàng nhất để đo tần số của đầu kéo sợi bằng thiết bị hàng ngày là phân tích âm thanh được tạo ra bởi chuyển động và tìm tần số đặc trưng. Điều này có thể được thực hiện với một ứng dụng phân tích phổ nên có sẵn miễn phí cho hầu hết các điện thoại thông minh.

Đặt đầu xoay gần với micrô của điện thoại và ghi lại âm thanh bằng ứng dụng phân tích phổ. Bạn sẽ thấy một số đỉnh trong phổ tần số từ từ di chuyển về phía tần số thấp hơn trong khi đỉnh đang quay xuống. Tần số thấp nhất phải là tần số quay và các tần số khác là sóng hài ở bội số nguyên.

Để có được tín hiệu rõ ràng, bạn cần đỉnh để tạo ra âm thanh có thể đo được. Đặt nó lên trên một bộ cộng hưởng rỗng có thể giúp ích. Ngoài ra, nếu các đỉnh trên trên một bề mặt có độ nhám, điều này sẽ tăng cường đáng kể âm thanh, nhưng nó có thể làm phiền những gì bạn muốn đo.

Hình ảnh cho thấy một bài kiểm tra nhanh tôi vừa làm. Tôi đã sử dụng một ứng dụng iPhone có tên "Phân tích quang phổ" có chế độ quang phổ đẹp. Như bạn có thể thấy (mặc dù thang âm được thừa nhận là khó đọc) đỉnh của tôi đã tạo ra âm thanh có thành phần tần số thấp nhất bắt đầu ở mức hơn 100 Hz. Vì vậy, tốc độ góc là khoảng 600 rad / s.

Bạn có thể sử dụng bánh xe wagon hoặc hiệu ứng stroboscopic và đếm số lần quay ngược hướng cảm nhận cho đến khi dừng lại.

Điều này cho phép bạn có được RPM mà không cần camera chuyển động siêu chậm.

$T_p = 4\pi^2 I / mgrT_s$

Câu trả lời có thể là để có được một đèn LED stroboscopic tốc độ cao. Làm thế nào dễ dàng / đắt tiền này sẽ phụ thuộc vào tốc độ góc bạn đang đối phó. Thậm chí có một số ứng dụng điện thoại sẽ có tốc độ vừa phải.

Bạn điều chỉnh tốc độ của strobcop để làm cho dấu trên đầu quay của bạn xuất hiện đứng yên. Nhưng điều này sẽ khó khăn vì tốc độ sẽ không đổi.