İvmeölçer

Arabanızın ne kadar hızlı gittiğini öğrenmek için hız göstergenize bakmanız yeterlidir. Hız, bir yerden başka bir yere ne kadar hızlı gidildiğini gösteren kullanışlı bir ölçümdür. Bir arabanın en yüksek hızı, genellikle ne kadar güçlü bir motora sahip olduğunun iyi bir göstergesidir. Ancak herkesin hız sınırları içerisinde araba kullandığını varsayarsak, maksimum hızlar sadece kağıt üzerindeki sayılardır. Hızlanma dediğimiz şey ise çok daha ilginçtir. Direksiyon başındayken bir tehlikeden kurtulmanız gerekiyorsa daha kullanışlıdır. Hızlanma, bir şeyin ne kadar hızlı hızlanabileceği veya yavaşlayabileceğidir. İvmeyi ölçmek hızı ölçmekten daha zordur. İvme, ivmeölçer adlı cihaz ile ölçülmektedir. Bir zamanlar yalnızca uzay roketleri ve Jumbo jetlerde bulunan bu cihaz, günümüzde birçok dizüstü bilgisayar, iPod, iPhone ve Nintendo Wii gibi her türlü cihazda bulunmaktadır.

İvmeölçer cihazını anlamadan önce ivme kavramını anlamamız gerekir. Durma noktasından 100 km/s hıza 5 saniyede ulaşan bir arabanız varsa, hızlanma, hız veya hızdaki değişimin zamana bölümüdür, yani saniyede 100/5 veya 20 km/s. Başka bir deyişle, otomobilin sürdüğü her saniye, hızına 20 km/s daha ekler. Bu arabanın içinde oturuyorsanız, bir kronometre ve arabanın hız göstergesini kullanarak ivmeyi ölçebilirsiniz. 5 saniye sonra hız göstergesini okuyun, okumayı 5’e bölün ve hızlanmayı elde edin. Belirli bir sürenin geçmesini beklemeden ivmeyi an be an bilmek istiyorsanız, hareket yasalarına göz atmalısınız. Hareket yasası, İngiliz bilim adamı Isaac Newton’un ivmeyi kütle ve kuvvetle ilişkilendirerek farklı bir şekilde tanımladığı yasadır. Belli bir kuvvetiniz varsa (örneğin, dışa doğru tekme atarken bacağınızdaki güç) ve bunu bir kütleye (bir futbol topu) uygularsanız, kütleyi hızlandırırsınız, top havaya fırlar.

Newton’un ikinci hareket yasası, kuvvet, kütle ve ivmeyi şu çok basit denklemle ilişkilendirir:

Kuvvet = kütle x ivme

F = m a veya a = F / m

Başka bir deyişle, ivme, her bir kütle birimini hareket ettirmek için ihtiyaç duyduğumuz kuvvet miktarıdır. Bu denkleme baktığınızda, futbol toplarının neden bu şekilde hareket ettiğini görebilirsiniz. Ne kadar sert vurursanız (kuvvet ne kadar fazlaysa) veya top ne kadar hafifse (kütle o kadar azsa), o kadar fazla ivme kazanırsınız ve top gökyüzünde o kadar hızlı uçar.

Ayrıca artık ivmeyi hesaplamak için mesafe, hız veya zaman içermeyen ikinci bir yöntemimiz olduğunu da görebilirsiniz. Bir şeye etki eden kuvveti ve aynı zamanda kütlesini ölçebilirsek, kuvveti kütleye bölerek ivmesini anlayabiliriz. Hızı veya zamanı ölçmeye hiç gerek yoktur.

İvmeölçer Nasıl Çalışır?

Bahsettiğimiz denklem, ivmeölçerlerin arkasındaki teoridir. İvmeyi, hızın zaman içinde nasıl değiştiğini hesaplayarak değil, kuvveti ölçerek ölçerler. Genel olarak konuşursak, bir kütlenin üzerine bir kuvvet etki ettiğinde bir şeye ne kadar baskı yaptığını algılayarak yapıyorlar.

Bu durum, arabalardayken hepimizin çok aşina olduğu bir olaydır. Bir arabanın arka koltuğunda oturduğunuzu, kendi işinize baktığınızı ve sürücünün yavaş hareket eden bir kamyonu geçmek için aniden hızlandığını hayal edin. Koltuğa aniden yaslandığınızı hissediyorsunuz. Çünkü arabanın hızlanması ani bir şekilde ileri doğru hareket etmesini sağlar. Bir araba ileri doğru hızlandığında geriye doğru hareket ettiğinizi düşünebilirsiniz, ancak bu bir yanılsamadır. Gerçekten deneyimlediğiniz şey, arabanın ve koltuğunuz sizi arkadan yakalamadan hareket etmeye çalışmasıdır.

Hareket yasaları bize vücudunuzun sabit bir hızda devam etmeye çalıştığını, ancak koltuğun sürekli olarak bir kuvvetle sizi ittiğini ve bunun yerine hızlanmanızı sağladığını söyler. Araba ne kadar hızlanırsa, koltuğunuzdan o kadar fazla güç hissedersiniz ve bunu gerçekten hissedebilirsiniz. Beyniniz ve vücudunuz oldukça etkili bir ivmeölçer yapmak için birlikte çalışır. Vücudunuz ne kadar fazla kuvvet yaşarsa, beyniniz vücudunuzun hareketleri ile arabanınkiler arasındaki farktan o kadar fazla ivme kaydeder. Anbean ne kadar uzağa gittiğinizi ve ne kadar sürdüğünü hesaplayarak değil, vücudunuzdaki duyumlardaki değişikliklerden kaynaklanan hızlanma değişikliklerini hissedersiniz.

İvmeölçerler de genel olarak aynı şekilde çalışır.

İvmeölçer Çeşitleri

Birçok farklı ivmeölçer çeşidi vardır. Mekanik olanlar, arabalarda oturan yolcuların üzerlerine kuvvetler etki ettikçe ileri geri hareket eden küçültülmüş versiyonları gibidir. Bir dış kasanın içinde asılı duran bir yaya bağlı bir kütle gibi bir şeye sahiptirler. Hızlandıklarında, kasa hemen hareket eder, ancak kütle geride kalır ve yay, ivmeye karşılık gelen bir kuvvetle gerilir. Yayın gerildiği mesafe, germe kuvveti ile orantılıdır. Kuvveti ve ivmeyi çeşitli şekillerde ölçmek için kullanılabilir. Sismometreler, deprem kuvvetlerini kaydetmek için yaylara bağlı ağır kütleler üzerinde kalemler kullanarak bu şekilde çalışır. Bir deprem meydana geldiğinde, sismometre kabinini sallar, ancak kalemin hareket etmesi daha uzun sürer, bu nedenle kağıt grafikte sarsıntılı bir iz bırakır.

İvmeölçerlerin alternatif tasarımları, kağıda kalem izi bırakarak değil, elektrik veya manyetik sinyaller üreterek kuvveti ölçer. Piezorezistif ivmeölçerlerde kütle, üzerine etki eden kuvvetin boyutuna göre bir elektrik akımını yukarı veya aşağı çeviren bir ses kontrolü gibi bir potansiyometreye bağlanır. Kondansatörler, kuvveti benzer şekilde ölçmek için ivmeölçerlerde de kullanılabilir. Hareketli bir kütle iki metal plaka arasındaki mesafeyi değiştirirse, kapasitanslarındaki değişikliği ölçmek, etki eden kuvvetin bir ölçümünü verir.

Bazı ivmeölçerlerde, kuvars gibi piezoelektrik kristaller akıllıca çalışır. Bir kütleye bağlı kristal vardır. Bu nedenle ivmeölçer hareket ettiğinde kütle kristali sıkıştırır ve küçük bir elektrik voltajı üretir.

Hall etkili ivmeölçerlerde, kuvvet ve ivme, manyetik alandaki küçük değişiklikleri algılayarak ölçülür.

İvmeölçer Kullanım Alanları

İvmeölçerler amaçlarını birçok endüstriyel, imalat, ticari ve laboratuvar uygulamasında bulur. İvmeölçer kullanım alanları şunlardır:

  1. Dijital Cihazlar: Akıllı telefonlardaki, dijital kameralardaki ve diğer mobil cihazlardaki ivmeölçerler, ekranı tuttuğunuz yöne göre döndürmekten sorumludur.
  2. Araçlar: Hava yastıklarının icadı milyonlarca hayat kurtardı. İvmeölçerler hava yastıklarını tetiklemek için kullanılır. Sensörler ani bir şok yaşadıklarında bir sinyal gönderir.
  3. Uçak: İvmeölçerler, dronların uçuş sırasında yönlerini dengelemelerine yardımcı olur.
  4. Dönen Makineler: Dönen makinelerde kullanılan ivmeölçerler dalgalı titreşimleri algılar.
  5. Endüstriyel Platformlar: Endüstriyel ivmeölçerler, platform stabilitesini veya eğimini ölçmek için kullanılır.
  6. Titreşim İzleme: Hareket eden makineler titreşimler üretir. Bu titreşimler, gözetim olmadan yükseltilmeye bırakılırsa makinelere zarar verebilir. İvmeölçerler, titreşimlerin izlenmesinde kullanışlıdır. Endüstriyel tesisler ve türbinler gibi yerlerde giderek daha fazla kullanılmaktadır.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here