Cuando coloco mi teléfono inteligente en el suelo mientras visualizo los valores del acelerómetro. Muestra 9.8 m / s en el eje / plano z ¿qué representa?

Esa sería la aceleración de la gravedad. El acelerómetro en su teléfono tiene pequeños marcos de silicio que están unidos al teléfono por pequeños puentes de silicio que les permiten moverse un poco. Estos marcos se retrasan cada vez que se acelera el teléfono, al igual que lo empujan contra su asiento en un automóvil que acelera. El teléfono mide la desviación causada por estas fuerzas para que sepa cuándo y cómo lo está sacudiendo. Incluso cuando el teléfono está simplemente sentado en el suelo, la atracción gravitacional de la tierra todavía desvía uno de los marcos hacia abajo, y así es como el teléfono puede saber en qué dirección está orientado. La figura de 9.8 m / s es una aceleración de 1g, la fuerza de la gravedad de la Tierra en la superficie.

Así es como se ve uno de estos acelerómetros MEMS (MicroElectroMechanical Systems). Dejaré un poco más de detalle sobre cómo funciona en los comentarios.

Editar: Acabo de pensar en una mejor manera de explicar la pregunta subyacente de por qué el teléfono parece mostrar una aceleración cuando está en reposo. Podría dar algunas ecuaciones o conceptos de física para explicar esto (y lo hice en los comentarios), pero prefiero un enfoque más intuitivo. También tenga en cuenta que no estoy entrando en la relatividad aquí porque una explicación relativista no ayudará a la mayoría de las personas a entenderla.

La razón básica por la que esto es confuso es que el teléfono realmente miente cuando te dice que está midiendo la aceleración. En realidad, sería más preciso describirlo como un “sensor de fuerza de inercia”.

Esencialmente, es solo un conjunto de placas con resorte grabadas en un chip de silicio como puede ver arriba. Lo único que realmente mide el chip es la capacitancia entre cada placa y su chip circundante, que se daría como un número muy pequeño de microfaradios. Esa capacitancia varía en proporción al tamaño del espacio entre la placa y sus alrededores, por lo que se puede convertir en una distancia, que probablemente se da en micrómetros según la escala de la imagen. Dado que se conocen las propiedades mecánicas de los resortes, esa distancia se puede convertir en una fuerza, porque cuanto más fuerza se aplique, más fuerte será la placa que tirará de los resortes y más se moverá desde su posición neutral. Esta fuerza se daría como un pequeño número de newtons.

En este punto, las fuerzas podrían informarse en newtons y no ser confusas, ya que eso es intuitivamente lo que el dispositivo está midiendo. Sin embargo, los diseñadores del dispositivo dan el paso adicional de suponer que la fuerza es generada por una aceleración en el sentido convencional, es decir, por el cambio de velocidad del dispositivo, y en ausencia total de gravedad (como en el espacio profundo) esto generalmente ser cierto. Esta suposición les permite convertir esa fuerza en unidades de aceleración usando la famosa ecuación newtoniana f = ma . Dado que la masa m de la placa es conocida y la fuerza f que actúa sobre ella es lo que se mide indirectamente, podemos dividir f entre m para obtener a , la supuesta aceleración en unidades de m / s ^ 2 , como muestra la pregunta en el pantalla del teléfono

Estas unidades pueden inducirnos a error a interpretar la pantalla para indicar que el teléfono debe moverse más y más rápido en lugar de quedarse quieto. Pero en realidad todo lo que está haciendo es medir la fuerza de gravedad que tira de una placa con resorte, no es diferente de la forma en que una banda de goma con un peso colgando se estira.

9.8 metros por segundo es aproximadamente la aceleración gravitacional del planeta Tierra en la superficie, o al menos qué tan exactamente puede representarlo con un espacio decimal. En realidad, este valor varía ligeramente según la ubicación, la altura y otros factores, pero 9.8 m / s ^ 2 es, en la mayoría de los casos, una aproximación suficientemente buena.

Los 0.1 m / s ^ 2 y 0.2m / s ^ 2 que ve en los ejes xey pueden ser causados ​​por factores como un piso ligeramente inclinado, detalles en el diseño exterior de su teléfono que no permiten que quede perfectamente plano , o pequeños errores en la construcción e instalación del acelerómetro de su teléfono, y en la mayoría de los casos son insignificantes. Al menos para el uso diario de teléfonos inteligentes.

Entonces, lo que esto muestra es que su teléfono está siendo derribado por el planeta Tierra con una fuerza definida por la disposición de gravitación universal de Newton (con la superficie en la que descansa empujándolo con una fuerza idéntica y opuesta, de acuerdo con la tercera ley de movimiento de Newton, por lo que no se sigue moviendo hacia abajo), y está siendo empujado ligeramente hacia los lados debido a la descomposición del vector ya que, como vimos antes, el marco de referencia del teléfono no coincide perfectamente con el marco de referencia de la Tierra por un pequeño margen debido a la razón mencionada en el párrafo anterior, siendo la fricción la fuerza que se opone a este empuje lateral.

En última instancia, todo esto muestra que su acelerómetro está suficientemente calibrado y se ve afectado por la fuerza gravitacional de la Tierra, ya que descansa sobre el suelo,

De tu clase de geometría de la escuela secundaria puedes conocer los significados de los tres ejes:

  1. X – de izquierda a derecha
  2. Y – de adelante hacia atrás
  3. Z – de arriba a abajo

Recuerde que estamos tratando con un espacio tridimensional, por lo que la definición habitual de X e Y (izquierda-derecha vs. arriba-abajo) no funcionará aquí.

Ahora, su acelerómetro muestra una ligera aceleración en los ejes X e Y, sin embargo, la aceleración Z es enorme. Esto se debe a que la aceleración Z muestra qué tan rápido acelera un objeto en el plano ascendente.

En otras palabras, 9.8 m / s ^ 2 simplemente significa que el objeto está acelerando hacia abajo con una aceleración de 9.8 m / s ^ 2. Cada segundo, un objeto potencialmente ganaría 9.8 m / s de velocidad.

Suena familiar, ¿no?

Por supuesto, ¡es la gravedad de la tierra! Creo que a todos nos han enseñado eso en la clase de física, ¿no?

Puede saberlo por la constante g , pero la entidad sigue siendo la misma.

No puedo responder esta pregunta más significativamente que cualquiera que ya haya publicado.

Pero puedo cuestionar …

Si estuviera cayendo, la gravedad debería ser de 9.8 m / s / s, y la gravedad funciona incluso en un objeto estacionario.

Sin embargo, con el teléfono en el suelo, la gravedad no actúa sola, la fuerza normal se opone a la gravedad, ¿verdad? La gravedad y la fuerza normal son fuerzas iguales y opuestas, entonces, ¿cómo es que la red en Z no es cero?

¿Es este un artefacto programado del acelerómetro?

A todos se les enseñó esto en algún momento:

El eje X es este y oeste, el eje Y es norte y sur, y el eje Z está arriba y abajo.

A juzgar por esta imagen, te estás moviendo ligeramente en un plano, o tu teléfono está roto. Pero esa no era la pregunta.

Z, siendo el plano ascendente y descendente, no se usa con mucha frecuencia. Se podría suponer que estaba haciendo paracaidismo, o arrojando su teléfono hacia el cielo, al tomar esta foto. pero, después de un par de minutos de examen, uno puede notar el número significativo de 9.8m / s ^ 2. Hmmmm Suena familiar, ¿verdad?

¡Su fuerza de gravedad!

Entonces, parece que su teléfono no está captando ningún movimiento determinado; solo está rastreando la fuerza de la gravedad sobre él.

En primer lugar, muestra 9.8m / s ^ 2. El operador ^ indica “a la potencia de”, entonces ^ 2 significa al cuadrado (a la potencia de p 2). En otras palabras, en realidad muestra 9.8m / s al cuadrado. Este es el acelerómetro equivalente de 1G, o una unidad de aceleración gravitacional. Lo que significa que si deja caer su teléfono en ese momento (en el vacío) caerá a 9 metros por segundo, y cada segundo irá 9 metros por segundo más rápido.

Significa que su software proporciona información incorrecta y el software diseñado debe seguir algunas clases básicas de física: si su teléfono no se cae porque está estable en el suelo, entonces la aceleración debería ser cero.

Los teléfonos inteligentes miden la dirección de la fuerza gravitacional a través de un sensor de inclinación para aprender sobre la orientación del dispositivo, por lo que es probable que de eso se trate su lectura.

Este valor representa la aceleración de caída libre de un objeto que cae sobre la tierra. Por ejemplo, si el objeto es arrojado desde cierta altitud, ganaría 9.8 m / s de velocidad por segundo como: 0, 9.8, 19.6 …

Pero no es justo en el entorno en tiempo real porque la tierra tiene aire a su alrededor y el objeto caído libre está experimentando fricción y la aceleración de caída libre disminuye.

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La respuesta más probable es que estás parado en un elevador que acaba de romper su cable y estás cayendo en picado a tu muerte 🙂

9.8m / s / s significa que su teléfono está Acelerando, es decir, continúa moviéndose más rápido en cada momento que antes. 9.8m / s / s significa aproximadamente que cada segundo su teléfono va 9.8m / s más rápido que el segundo anterior

9.81m / s es la fuerza gravitacional de la tierra. Básicamente significa que si dejas caer algo, se acelerará a 9.81 m / s hasta que toque una línea de referencia que generalmente es el suelo.

El Principio de Equivalencia de Einstein nos dice que una aceleración es indistinguible de un campo gravitacional. Estamos en el campo gravitacional de la Tierra, que para su teléfono no se puede distinguir de una aceleración de 9.8 m / s / s

Es porque la velocidad de la gravedad es de 9.8 m / s ^ 2. Específicamente, si caes por el aire hacia el suelo, tu velocidad (mph) aumentaría 9.8 metros por segundo. El teléfono te está diciendo eso.

9.8m / s ^ 2 también se conoce como la aceleración debida a la gravedad, que es esencialmente qué tan rápido caerá algo si lo deja caer cerca de la superficie de la tierra.

-9.8m / s ^ 2 resulta ser la fuerza de la gravedad en la tierra.

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