Vì sao gia tốc kế có thể đọc gần 0 khi thiết bị rơi dù nó đang tăng tốc xuống?

Giải thích nguyên lý

Một cảm biến quán tính không nhất thiết hiển thị trực tiếp gia tốc tọa độ trong hệ đất. Ở mô hình cảm biến có khối thử, nó nhận biết tác dụng của lực đỡ lên khối thử; phần mềm còn có thể xử lý bù trọng lực. Khi cảm biến và khối thử cùng rơi tự do, lực đỡ gần 0 dù cả hai vẫn có gia tốc g so với đất.

Ví dụ tính từng bước

Khối thử 0,010 kg, g = 9,8 m/s². Khi đứng yên, cơ cấu đỡ tạo lực 0,098 N để cân bằng trọng lực; chia lực đỡ cho khối lượng được 9,8 m/s². Khi rơi tự do lý tưởng, lực đỡ bằng 0 nên đại lượng theo mô hình cảm biến này bằng 0, còn gia tốc theo hệ đất vẫn là 9,8 m/s² hướng xuống.

Điểm dễ hiểu sai

Không suy trọng lực biến mất. Cũng không gán mọi ứng dụng điện thoại cùng quy ước hiển thị: có ứng dụng đã trừ thành phần trọng lực.

Tự kiểm tra

Trong hệ đất, phương trình rơi là mg = ma nên a = g, nhất quán với số đọc lực đỡ bằng 0.

Điều kiện áp dụng

Chỉ giải thích mô hình khối thử và số đọc chưa bù trọng lực, bỏ lực cản; không cần thả điện thoại thật để kiểm tra.

Đọc hình minh họa

Mặt cắt cảm biến với khối thử được đỡ khi đứng yên và cùng vỏ rơi ở trạng thái thứ hai; phân biệt lực đỡ và gia tốc trong hệ đất. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Tính trọng lượng của vật 3 kg Định luật II Newton viết dưới dạng vectơ thế nào