— V U E S T I O N: Hoe werken meters in auto’s en vliegtuigen? De snelheidsmeter meet nog steeds nauwkeurig de snelheid, ongeacht hoe hard de motor werkt, zoals bij een auto die een heuvel op- of afrijdt. Hoe is dat mogelijk? Hoe meet een vliegtuig zijn snelheid? Meet het de windstroming over de vleugels? Zo ja, hoe compenseren de instrumenten dan voor zijwind? En hoe functioneert een standaanwijzer, ondanks eventuele g-krachten die op het vliegtuig inwerken? – Drew U.
A N S W E R: Goh, Drew. Dat zijn een heleboel vragen. Ik tel zes vraagtekens! Het zit zo, ik word betaald per rubriek, niet per vraag, dus dat is een behoorlijke lading voor één enkele Antwoordgeek in één enkele week, vooral gezien het feit dat er een belangrijke feestdag is en zo. En dan heb ik het nog niet eens over het feit dat je bij het insturen van je vraag niet het vakje hebt aangevinkt waarmee je een kleine donatie had kunnen doen aan ondergetekende voor al die moeite. Maar dat doet nooit iemand.
Aan de andere kant, dat zijn een paar verdomd goede vragen die je hebt gesteld. Als je erover nadenkt, staat er nogal wat op het spel bij de nauwkeurigheid van al die wijzerplaten en meters. De mogelijkheid om uw snelheid van voorwaartse vooruitgang nauwkeurig te meten is vrij sleutel voor zowel auto als vliegtuig safety.
For bijvoorbeeld, u wilt altijd uw piloot om een idee te hebben over hoe snel het vliegtuig beweegt wanneer u voor een landing binnenkomt. En het hebben van een nauwkeurige lezing van de snelheid van uw voertuig is zeer nuttig voor het vermijden van die vervelende verkeersboetes. Dus dit is wat ik ga doen, Drew. Gewetensvolle Antwoordgeek die ik ben, ik ga al je vragen beantwoorden, maar ik ga ze in tweeën verdelen. Deze week kijken we naar auto’s; volgende week, vliegtuigen.
Translating the Numbers
Dus laten we beginnen met de vertrouwde oude snelheidsmeter, zullen we? De snelheid waarmee uw auto rijdt, mag dan wel samenhangen met hoe hard uw motor werkt, en of u bergop of bergaf gaat, maar die factoren hebben helemaal niets te maken met het meten van de snelheid. In plaats daarvan wordt de rotatiesnelheid van een aandrijfas gebruikt om te bepalen hoe snel uw auto rijdt. De truc hier is het vertalen van die rotatie in zijn mijl-per-uur equivalent.
Hier ziet u hoe het wordt gedaan in analoge snelheidsmeters – het soort waarbij een naald wijst naar een getal op een wijzerplaat. Op de aandrijfas zit een wormwiel, dat schroefdraad heeft als een schroef. Dat wormwiel draait een ingekeept tandwiel dat aan een uiteinde van de snelheidsmeterkabel zit. In die kabel zit een roterende draad die rechtstreeks wordt aangedreven door de rotatie van de aandrijfas.
Nou aan het andere eind van de draad in de snelheidsmeterkabel zit een magneet. Die magneet zit in iets dat een sleepcup wordt genoemd, die van een niet-magnetisch metaal wordt gemaakt, gewoonlijk aluminium. De magneet draait rond als de draad draait, waardoor een magnetisch veld ontstaat dat de sleepcup dwingt in dezelfde richting te draaien. Aan de sleepkabel is een as bevestigd die in verbinding staat met de wijzer van uw snelheidsmeter. Een spiraalveer op de spindel dient om de draaiing van de sleepcup tegen te gaan.
Als u versnelt, beweegt het verhoogde magnetische veld de sleepcup verder rond; als u vertraagt, trekt de veer de wijzer terug. Het hele systeem is zo afgesteld dat de wijzer de juiste snelheid aangeeft. Wanneer u helemaal stopt met bewegen, trekt de veer de wijzer helemaal naar nul.
Digitaal werkt
Digitale snelheidsmeters zijn een beetje anders. Een auto met een digitale snelheidsmeter maakt gebruik van een snelheidssensor, die meestal bestaat uit een magneet omgeven door een draadspoel, vergelijkbaar met de pickup op een elektrische gitaar. De sensor is direct naast een versnelling van de versnellingsbak gemonteerd, en wanneer de versnelling draait, schieten de tanden ervan voorbij, waardoor het magnetische veld op de sensor wordt onderbroken. Het proces is vergelijkbaar met de manier waarop een trillende snaar een gitaarpickup activeert. De beweging van het tandwiel wekt een elektrische stroom op die recht evenredig is met de rotatiesnelheid van het tandwiel. Een computerchip verwerkt de stroom en vertaalt die in een getal dat overeenkomt met de snelheid waarmee u reist, in mijl of kilometer per uur.
Begrepen? Goed. Volgende week gaan we kijken hoe de luchtsnelheid wordt bepaald. Ter voorbereiding, Drew, zou je misschien willen bijspijkeren over de vergelijking van Bernoulli, want hoezeer ik het ook haat om het te doen, ik denk dat ik er een beetje wiskunde bij moet gooien om het allemaal duidelijk te maken.
Todd Campbell is een schrijver en internetconsultant die in Seattle woont. The Answer Geek verschijnt wekelijks, meestal op donderdag.