— OTÁZKA: Jak fungují měřicí přístroje v autech a letadlech? Tachometr stále přesně měří rychlost bez ohledu na to, jak moc motor pracuje, například když auto jede do kopce nebo z kopce. Jak je to možné? Jak měří rychlost letadlo? Měří proudění větru přes křídla? Pokud ano, jak přístroje kompenzují boční vítr? A jak funguje ukazatel polohy, navzdory všem g-silám, které na letadlo působí? – Drew U.
A N S W E R: Sakra, Drew. To je strašně moc otázek. Napočítal jsem šest otazníků! Jde o to, že jsem placený za sloupek, ne za otázku, takže to je na jednoho osamělého Answer Geeka za jediný týden docela velká zátěž, zvlášť když uvážíme, že je velký svátek a tak. Nemluvě o tom, že když jste posílali svou otázku, nezaškrtli jste malé políčko, které by vám umožnilo věnovat malý příspěvek mně za všechnu tu námahu. Ale to ostatně nikdy nikdo nedělá.
Na druhou stranu jsou to zatraceně pěkné otázky, které jsi položil. Když se nad tím zamyslíš, je v sázce docela dost přesnosti všech těch ciferníků a měřidel. Schopnost přesně měřit rychlost pohybu vpřed je docela klíčová jak pro bezpečnost auta, tak letadla.
Například vždycky chcete, aby měl pilot představu o tom, jak rychle se letadlo pohybuje, když přicházíte na přistání. A mít přesný údaj o rychlosti vašeho vozidla je velmi užitečné, abyste se vyhnuli nepříjemným pokutám za dopravní přestupky. Takže udělám tohle, Drew. Svědomitě odpovídám na všechny vaše otázky, ale rozdělím je na polovinu. Tento týden se podíváme na auta, příští týden na letadla.
Překlad čísel
Začneme tedy starým spolehlivým tachometrem, ano? Rychlost, kterou vaše auto jede, může skutečně souviset s tím, jak moc motor pracuje a zda jedete do kopce nebo z kopce, ale tyto faktory nemají s měřením rychlosti vůbec nic společného. Místo toho se rychlost otáčení hnacího hřídele používá k určení toho, jak rychle se váš vůz pohybuje. Trik spočívá v převodu této rotace na její ekvivalent v mílích za hodinu.
Takto se to dělá u analogových rychloměrů – u těch, kde ručička ukazuje na číslo na číselníku. Na hnacím hřídeli je šnekové ozubené kolo, které má závit jako šroub. Tento šnekový převod otáčí ozubeným kolem, které je umístěno na jednom konci kabelu rychloměru. Uvnitř tohoto kabelu je rotující drát, který je poháněn přímo otáčením hnacího hřídele.
Na druhém konci drátu uvnitř kabelu rychloměru je magnet. Tento magnet je umístěn uvnitř něčeho, čemu se říká vlečná miska, která je vyrobena z nemagnetického kovu, obvykle z hliníku. Magnet se při otáčení drátu otáčí a vytváří magnetické pole, které nutí odporovou misku otáčet se stejným směrem. K táhlu je připojeno vřeteno, které se připojuje k ukazateli na tachometru. Spirálová pružina na vřetenu slouží proti otáčení táhla.
Pokud zrychlujete, zvýšené magnetické pole posouvá táhlo dále; když zpomalujete, pružina táhne ukazatel zpět. Celý systém je kalibrován tak, aby ukazatel ukazoval správnou rychlost. Když se přestanete pohybovat úplně, pružina stáhne ukazatel až na nulu.
Digitální práce
Digitální rychloměry jsou trochu jiné. Automobil s digitálním tachometrem používá snímač rychlosti, který se obvykle skládá z magnetu obklopeného drátěnou cívkou, podobně jako snímač na elektrické kytaře. Snímač je namontován přímo vedle ozubeného kola na převodovce, a když se kolo otáčí, jeho zuby sviští kolem a přerušují magnetické pole na snímači. Tento proces je podobný tomu, jak vibrující struna aktivuje kytarový snímač. Pohyb ozubeného kola vytváří elektrický proud, který je přímo úměrný rychlosti otáčení kola. Počítačový čip zpracovává tento proud a převádí jej na číslo, které odpovídá rychlosti, kterou se pohybujete, buď v mílích, nebo v kilometrech za hodinu.
Hodnotíte? Dobře. Příští týden se podíváme na to, jak se určuje rychlost letu. V rámci přípravy si, Drew, možná budeš chtít zopakovat Bernoulliho rovnici, protože i když to dělám nerad, myslím, že budu muset přihodit trochu matematiky, aby bylo vše jasné.
Todd Campbell je spisovatel a internetový konzultant žijící v Seattlu. The Answer Geek vychází každý týden, obvykle ve čtvrtek.