각속도 측정을위한 실용 설정

나는 캐나다 제조업체로부터 회전하는 톱을 얻었고 그것이 얼마나 깔끔하게 회전하는지에 놀랐습니다.

물리학에 대한 관심 때문에 저는 최고 속도로 회전 할 수있는 속도와 다른 재료와 다른 모양으로 만든 다른 최고 속도와 비교할 수있는 방법을 찾아 보았습니다.

작은 스티커를 붙이고 휴대 전화의 카메라로 기록했지만 프레임 속도가 너무 느려 시간이 지남에 따라 회전 수를 계산할 수 없습니다.

특수 장비에 접근 할 수는 없지만 부피, 질량, 밀도, 온도 및 아마도 관성 모멘트를 측정하거나 근사 할 수 있습니다. 상단의 각속도는 어떻게 측정합니까?

몇 가지 방법이 있습니다.

가장 직접적인 것은 상단 흰색의 절반과 다른 검정색을 칠한 다음 광 센서로 무언가를 가리 키는 것입니다. AC는 출력을 약간 증폭 한 다음 주파수를 결정합니다. 이것은 의도적 인 주파수 카운터, 주파수를 직접 표시하는 스코프 또는주기를 찾아 궁극적으로 주파수를 표시하도록 프로그래밍 한 마이크로 컨트롤러 일 수 있습니다.

선반 외 방법을 Strobe Tach 라고합니다 . 이것은 직접적인 주파수 측정은 아니지만 그럼에도 불구하고 꽤 잘 작동 할 수 있습니다. 조정 가능한 속도로 깜박이는 스트로브입니다. 스토브 깜박임을 조정하여 회전 상단을 "정지"한 다음 스트로브가 설정된 주파수를 확인하십시오.

또 다른 방법은 마이크에 연결된 무언가에 상단을 놓는 것입니다. 필연적으로 불균형이 발생하여 회전 주파수에서 진동이 발생합니다. 이것은 증폭 될 수 있고 제 1 제안에서 광 신호와 같이 주파수가 결정될 수있다.

회전하는 물체를 자화시킬 수 있다면, 자기 픽업을 사용하여 광 센서 나 마이크가 생성하는 신호와 유사한 신호를 얻을 수 있습니다.

아마도 일상적인 장비로 스피닝 탑의 주파수를 측정하는 가장 쉬운 실제 방법은 모션에 의해 생성 된 사운드를 분석하고 특성 주파수를 찾는 것입니다. 이것은 대부분의 스마트 폰에 무료로 제공되는 스펙트럼 분석기 앱으로 수행 할 수 있습니다.

회전식 상단을 전화기의 마이크 가까이에 놓고 스펙트럼 분석기 앱으로 사운드를 녹음하십시오. 주파수 스펙트럼에서 상단이 회전하는 동안 더 낮은 주파수로 천천히 이동하는 몇 개의 피크를 볼 수 있습니다. 가장 낮은 것은 회전 주파수이고 다른 하나는 정수배의 고조파입니다.

명확한 신호를 얻으려면 측정 가능한 소리를 내기 위해 상단이 필요합니다. 빈 공진기 위에 올려 놓으면 도움이 될 수 있습니다. 또한 상단이 약간 거친 표면에서 회전하면 사운드가 크게 향상되지만 측정하려는 내용을 방해 할 수 있습니다.

사진은 방금 한 빠른 테스트를 보여줍니다. 스펙트로 그램 모드가 좋은 "스펙트럼 분석기"라는 iPhone 앱을 사용했습니다. 보시다시피 (스케일은 읽기가 어렵지만) 저의 가장 낮은 주파수 성분이 100Hz를 약간 넘는 소리를 내었습니다. 따라서 각속도는 약 600rad / s입니다.

왜건 휠 또는 스트로보 스코프 효과를 사용하여 정지 될 때까지 감지 된 회전 방향을 몇 배나 세는지 계산할 수 있습니다.

슈퍼 슬로우 모션 카메라없이 RPM을 얻을 수 있습니다.

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

답은 고속 LED 스트로보 스코프 조명을 얻는 것입니다. 이것이 얼마나 쉽고 비용이 많이 드는지는 다루는 각속도에 달려 있습니다. 적당한 속도로 진행되는 일부 전화 앱도 있습니다.

회전식 상단의 마크가 움직이지 않도록 스트로보 스코프의 속도를 조정합니다. 그러나 속도가 일정하지 않기 때문에 이것은 어려울 것입니다.