¿Por qué vemos el efecto de rueda de carro a simple vista?

Buena pregunta.

Siempre he tenido esta pregunta durante los días de escuela donde observaba que las ruedas de los autos giraban en la dirección opuesta.

Para que un automóvil avance, las ruedas deben parecer girar en sentido horario en un lado y en sentido antihorario en el otro lado. Pero parecía lo contrario. Para explicar esto, necesitamos entender el efecto de la rueda de carreta.

Entonces, ¿qué es el efecto de rueda de carro?

Básicamente es una ilusión óptica. Veamos los efectos que observamos

1. Puede parecer que el objeto gira lentamente.

2. Puede parecer estacionario.

3. Se puede ver que gira en la dirección opuesta.

Antes de ir a la razón de esto, veamos cómo nuestros ojos perciben el movimiento.

Movimiento:

Lo que percibimos como movimiento / video no es más que una colección de series de imágenes que se mueven a un cierto ritmo. Una cámara de cine normal funciona a 24/25 cuadros por segundo por segundo. Un ojo humano normal opera a 20 fps (en estado relajado).

Motivo de la ilusión:

¡La ilusión óptica ocurre cuando hay una falta de coincidencia entre la velocidad a la que se mueven las imágenes (movimiento) y la velocidad a la que nuestros ojos pueden percibir!

Para que nuestros ojos capturen una imagen, dos cosas son esenciales.

  • ligero
  • ojos

Por lo tanto, este efecto también puede surgir cuando la iluminación tiene un efecto parpadeante. (causado por la iluminación artificial . Tiene algunas aplicaciones interesantes en ingeniería y artes). Para una comprensión más profunda de la ilusión, consulte el enlace

¿Cómo es que las ruedas giran hacia atrás en las películas?

Este efecto es muy bueno y se observa en todas partes: ruedas de automóviles, rotores de helicópteros, hélices de aviones.

1. Efecto de rotación inversa en las ruedas del automóvil

2. Efecto estacionario en rotores de helicópteros

Imagen: Google

Intenta ver un video para comprenderlo mejor.

Información adicional:

1. Existe un dispositivo llamado estroboscopio que utiliza el mismo principio y da frecuencia a un objeto. He usado un estroboscopio para medir la velocidad de un elemento de máquina . Es muy útil ya que proporciona un método sin contacto para medir la velocidad, la frecuencia.

2. La iluminación monofásica se evita en las fábricas.

Lo creas o no, la iluminación en industrias con suministro monofásico parpadea a aproximadamente 100/120 Hz (el doble de la frecuencia normal). ¡Cualquier maquinaria que gire a velocidades que sean múltiplos de la frecuencia anterior parecerá estacionaria!

Esto puede causar lesiones graves a los trabajadores que cargan y descargan piezas de trabajo de la maquinaria.

3. La bombilla en nuestra casa recibe una frecuencia de 50/60 HZ. ¡Esto significa que parpadea a una velocidad de 50/60 veces por segundo!

¡La luz constante que vemos en nuestra casa es en realidad una luz parpadeante que nuestros ojos perciben como una fuente de luz constante!

Bueno, si lo ves afuera durante el día, eso podría significar que en realidad eres un robot o que te pusiste un casco de realidad virtual cuando estabas dormido. A menos que, por supuesto, esté mirando algo giratorio a través de una abertura de ciclismo de algún tipo que cause un efecto similar al obturador de una cámara … como, si se está moviendo y mirando a través de una cerca con muchas barandillas estrechas.

En interiores y / o en la noche, probablemente se deba a que su fuente de luz es bastante parpadeante, muy probablemente a una frecuencia demasiado alta para que pueda detectarla conscientemente, a menos que tenga una sensibilidad sensorial particular y la atrape por el rabillo del ojo, donde se vería un poco como un viejo monitor de tubo configurado a una frecuencia de actualización demasiado baja. Y en ese caso, actúa de manera muy parecida a una luz estroboscópica, con un relleno más o menos no parpadeante (ya que la mayoría no varía completamente entre el 200% y el 0% de su promedio, sino más bien como 120 y 80% o ), y a medida que ilumina el elemento de movimiento / giro más intensamente en algunas partes de su giro y lo deja más oscuro en otras, el movimiento parece detenerse o al menos ralentizarse / invertirse si la velocidad estroboscópica y la velocidad de rotación coinciden o tienen una diferencia entre ellos que es bastante pequeña en comparación con sus velocidades absolutas. Que es esencialmente cómo funciona también con una cámara de cine o video.

Como no pude explicar de ninguna manera concisa en el comentario que escribí antes de esta respuesta, las fuentes de luz eléctrica, especialmente aquellas conectadas a corriente alterna, pueden ser muy variables en términos de la cantidad de voltaje de ciclo de la fuente que pasan a su salida de luz, y cuánto parpadeo adicional se agregan, y se complica aún más, por ejemplo, por interruptores de atenuación.

Lo peor son los LED o neones conectados a CA muy baratos que solo usan la mitad del ciclo real (y la mitad del voltaje, según esa medida), encendiéndose durante (una cierta fracción de a) 1/100 o 1/120 de un segundo, luego permanecer oscuro durante un período de coincidencia intermedio, dando un pulso agudo de 50 o 60 hz y dejando la escena oscura durante la mayor parte del tiempo, especialmente si no tienen ninguna persistencia de emisión de la que hablar (y algunos Los LED pueden tener velocidades de conmutación extremadamente rápidas en MHz o incluso GHz, ya que se usan en redes ópticas, impresoras de tipo láser y proyectores basados ​​en la misma tecnología, por lo que no hay garantía de persistencia alguna, lo que crearía Un efecto de rueda de carreta muy marcado. Creo que podría haber visto algo similar con los incandescentes en el día con el interruptor de atenuación en el dormitorio de mi infancia, que parecía tener una salida de chopper de onda completa muy simple, “sucia”, por lo que por debajo del 50% la salida fue de solo 50 en lugar de 100 Hz , y la variación de brillo siempre fue de 50 hz superpuesta en las 100 hz principales en cualquier cosa entre 50 y 99% … afortunadamente no estábamos haciendo nada que se viera afectado por el parpadeo, y cuando éramos niños realmente no le prestábamos atención.

La segunda peor sería las luces de tipo similar que tienen un simple rectificador conectado, por lo que pueden hacer uso de ambas mitades de la onda de CA, aún sin suavizar; las lámparas de arco de campo industrial o deportivo tendrían una apariencia similar en uso, no siendo tan parpadeante para mirar sino creando una apariencia WW decidida con objetos en movimiento y “rastros estroboscópicos” visibles con cualquier cosa que se mueva a gran velocidad dentro de su área de iluminación, y más si está directamente iluminado por la lámpara y se destaca contra sus propias sombras. Tengo algunos de los tipos baratos de LED que parecen tener un transformador y un rectificador sin suavizado, y la fuerza del efecto parece similar al accidente industrial que provoca la iluminación monofásica descrita por su otro encuestado. Si estuvieran conectados a un suministro trifásico de modo que se alimentaran esencialmente con CC, o si tuvieras un trío de ellos ubicado en el mismo accesorio y cada uno conectado a una diferente de tres fases, el efecto sería mayor o completamente erradicado, pero eso es algo bastante especializado que hacer.

Después de lo cual, fluorescentes de baja frecuencia y LED baratos con un suavizado bastante pobre (particularmente regulables, que en realidad convierten la energía entrante en CC suavizada pero luego colocan un patrón de interruptor de encendido / apagado de alta velocidad entre eso y los diodos), e incandescentes o halógenos en el medio los atenuadores de calidad son mejores y más seguros, pero aún así dan un efecto bastante notable; los fluorescentes típicos de alta frecuencia y los LED de calidad media, y los halógenos conectados directamente a CA o en atenuadores de mejor calidad carecen en su mayoría del efecto, pero aún puede verlo si lo está buscando … y muy buenos fluorescentes y LED, además de lentos tradicionales incandescentes de filamentos gruesos de calentamiento / enfriamiento lento, además de cualquier cosa en un suministro de CC con suavidad decente y sin atenuación no debería exhibirlo en absoluto.

Si tiene algo portátil con el que ha notado el efecto, llévelo y vea cómo se ve bajo diferentes luces artificiales, incluidas las luces de la calle, frente al sol natural y / o la luz de la luna. Puede encontrar algunas sorpresas … Ciertamente lo hice. Una cosa particular para probar en estos días es colocarlo frente a varios faros de los automóviles: los incandescentes o halógenos de CC viejos (que tienden a ser amarillentos a través de papel blanco puro) no deberían tener ninguna variación a menos que algo esté mal con el alternador o el regulador ( para comparar, haga la prueba con el motor apagado, por lo que debe ser CC pura de la batería), los HID a menudo más azulados o morados (o llenos de arco iris dicroico) que puede encontrar con un parpadeo de frecuencia bastante alto oculto ( ya que la tecnología requiere un inversor insertado en la línea positiva entre la batería y las bombillas), y los tipos de LED más nuevos, bueno, es un desastre … podrían ser sólidos como una roca o extremadamente parpadeantes … ciertamente la apariencia del LED más establecido las señales y las luces traseras / de freno como se ven en las imágenes de la cámara del tablero o en los senderos que dejan al disparar a alta velocidad por la noche sugieren que aparentemente no hay garantía de que tales unidades funcionen como CC, incluso cuando están conectadas a una fuente de CC ly …