— Q U E S T I O N: Hogyan működnek a sebességmérők az autókban és a repülőgépekben? A sebességmérő attól függetlenül pontosan méri a sebességet, hogy a motor milyen erősen dolgozik, például ha egy autó felfelé vagy lefelé megy egy dombon. Hogyan lehetséges ez? Hogyan méri egy repülőgép a sebességét? A szárnyak fölötti széláramlást méri? Ha igen, hogyan kompenzálják a műszerek az oldalszelet? És hogyan működik egy helyzetjelző a repülőgépre ható g-erők ellenére? – Drew U.
A N S W E R: A mindenit, Drew. Ez aztán a rengeteg kérdés. Hat kérdőjelet számoltam! A helyzet az, hogy engem rovatonként fizetnek, nem kérdésenként, szóval ez elég nagy teher egy magányos Answer Geek számára egyetlen hét alatt, különösen, ha figyelembe vesszük, hogy van egy nagy ünnep, amit figyelembe kell venni, meg minden. Arról nem is beszélve, hogy amikor beküldted a kérdésedet, nem pipáltad ki azt a kis négyzetet, amely lehetővé tette volna, hogy egy kis adományt adj a tiédnek a sok fáradozásért. De hát ezt soha senki nem teszi meg.
Másrészt, ezek átkozottul jó kérdések, amiket feltettél. Ha belegondolsz, elég nagy tétje van annak, hogy mennyire pontosak azok a számlapok és mérőórák. Az előrehaladási sebesség pontos mérésének képessége elég kulcsfontosságú mind az autó, mind a repülőgép biztonsága szempontjából.
A pilóta például mindig szeretné, ha a leszálláshoz közeledve a pilótának mindig lenne elképzelése arról, hogy a repülőgép pontosan milyen gyorsan halad. És a járműve sebességének pontos leolvasása nagyon hasznos a bosszantó közlekedési bírságok elkerülése érdekében. Szóval a következőt fogom tenni, Drew. Lelkiismeretes Válaszmániás, aki vagyok, válaszolok az összes kérdésedre, de ketté fogom osztani őket. Ezen a héten az autókkal foglalkozunk, jövő héten a repülőgépekkel.
A számok fordítása
Kezdjük tehát a régi, megbízható sebességmérővel, rendben? A sebesség, amellyel az autód halad, valóban összefügghet azzal, hogy milyen erősen dolgozik a motorod, és hogy hegynek felfelé vagy lefelé mész-e, de ezeknek a tényezőknek egyáltalán semmi közük a sebesség méréséhez. Ehelyett a hajtótengely forgási sebességét használják annak meghatározására, hogy milyen gyorsan halad az autója. A trükk itt ennek a fordulatszámnak a mérföld/órás egyenértékre való átváltása.
Így történik ez az analóg sebességmérőkben – azokban, ahol a tű egy számlapon lévő számra mutat. A hajtótengelyen van egy csigakerék, amely csavarhoz hasonlóan menetes. Ez a csigakerék forgat egy fogazott fogaskereket, ami a sebességmérő kábelének egyik végén ül. A kábel belsejében egy forgó huzal van, amelyet közvetlenül a meghajtótengely forgása hajt.
A sebességmérő kábelében lévő huzal másik végén egy mágnes van. Ez a mágnes egy úgynevezett vonócsészében helyezkedik el, amely nem mágneses fémből, általában alumíniumból készül. A mágnes forog, ahogy a vezeték forog, mágneses mezőt hozva létre, amely arra kényszeríti a vonócsészét, hogy ugyanabba az irányba forduljon. A vonócsészéhez egy orsó van rögzítve, amely a sebességmérő mutatójához csatlakozik. Az orsón egy spirálrugó szolgál a vonócsésze forgásának ellensúlyozására.
Ha gyorsít, a megnövekedett mágneses mező tovább mozgatja a vonócsészét; ha lassít, a rugó visszahúzza a mutatót. Az egész rendszer úgy van kalibrálva, hogy a mutató a megfelelő sebességet jelezze. Ha teljesen megáll a mozgásban, a rugó egészen nullára húzza a mutatót.
Digitális műszerek
A digitális sebességmérők kicsit másképp működnek. A digitális sebességmérővel rendelkező autók sebességérzékelőt használnak, amely általában egy dróttekerccsel körülvett mágnesből áll, hasonlóan az elektromos gitár hangszedőjéhez. Az érzékelőt közvetlenül a sebességváltó egyik fogaskereke mellé szerelik, és ahogy a fogaskerék forog, a fogai elszállnak, megszakítva az érzékelő mágneses mezejét. A folyamat hasonló ahhoz, ahogyan egy rezgő húr aktiválja a gitár hangszedőjét. A fogaskerék mozgása elektromos áramot termel, amely egyenesen arányos a fogaskerék forgási sebességével. Egy számítógépes chip feldolgozza az áramot, és lefordítja azt egy számra, amely megfelel a sebességnek, amellyel Ön halad, mérföldben vagy kilométer/órában.
Megértette? Jól van. Jövő héten megnézzük, hogyan határozzák meg a légsebességet. A felkészüléshez, Drew, érdemes lenne felfrissítened a Bernoulli-egyenletet, mert bármennyire is utálom ezt tenni, azt hiszem, be kell dobnom egy kis matematikát, hogy minden világos legyen.
Todd Campbell Seattle-ben élő író és internetes tanácsadó. A The Answer Geek hetente jelenik meg, általában csütörtökönként.