— Q U E S T I O N: Cum funcționează indicatoarele de pe mașini și avioane? Vitezometrul va continua să măsoare cu exactitate viteza indiferent de cât de mult lucrează motorul, cum ar fi în cazul unei mașini care urcă sau coboară un deal. Cum este posibil acest lucru? Cum își măsoară viteza un avion? Măsoară fluxul de vânt peste aripi? Dacă da, cum compensează instrumentele vânturile transversale? Și cum funcționează un indicator de atitudine, în ciuda oricăror forțe g care acționează asupra aeronavei? – Drew U.
A N S W E R: Doamne, Drew. Sunt extrem de multe întrebări. Am numărat șase semne de întrebare! Lucrurile sunt că eu sunt plătit la coloană, nu la întrebare, așa că este o sarcină destul de mare pentru un singur Answer Geek într-o singură săptămână, mai ales că trebuie să luăm în considerare o sărbătoare importantă și toate cele. Ca să nu mai vorbim de faptul că, atunci când ai trimis întrebarea, nu ai bifat căsuța care ți-ar fi permis să faci o mică donație pentru mine pentru tot efortul depus. Dar atunci nimeni nu o face niciodată.
Pe de altă parte, sunt niște întrebări al naibii de bune cele pe care le-ați pus. Dacă stai să te gândești, este o miză destul de mare în ceea ce privește acuratețea tuturor acelor cadrane și manometre. Capacitatea de a măsura cu exactitate viteza de înaintare este destul de importantă atât pentru siguranța mașinilor, cât și pentru cea a avioanelor.
De exemplu, doriți întotdeauna ca pilotul să aibă o idee despre cât de repede se mișcă avionul atunci când vă apropiați pentru aterizare. Și a avea o citire precisă a vitezei vehiculului dumneavoastră este foarte utilă pentru a evita acele amenzi de circulație supărătoare. Uite ce am de gând să fac, Drew. Ca un tocilar conștiincios al răspunsurilor, am să răspund la toate întrebările tale, dar am să le împart în două. Săptămâna aceasta ne vom uita la mașini; săptămâna viitoare, la avioane.
Traducerea numerelor
Așa că hai să începem cu vechiul și credinciosul vitezometru, da? Viteza cu care se deplasează mașina ta poate fi într-adevăr legată de cât de tare lucrează motorul tău și dacă mergi în urcare sau în coborâre, dar acești factori nu au nimic de-a face cu măsurarea vitezei. În schimb, rata de rotație a unui arbore de transmisie este folosită pentru a determina cât de repede se deplasează mașina dumneavoastră. Șmecheria aici este de a transpune acea rotație în echivalentul ei în mile pe oră.
Iată cum se face acest lucru în cazul vitezometrelor analogice – genul în care un ac indică un număr pe un cadran. Pe arborele de transmisie se află o roată dințată fără sfârșit, care este filetată ca un șurub. Acea roată fără sfârșit rotește o roată dințată care se află la un capăt al cablului vitezometrului. În interiorul acelui cablu se află un fir rotativ care este acționat direct de rotația arborelui de transmisie.
Acum, la celălalt capăt al firului din interiorul cablului vitezometrului se află un magnet. Acel magnet este așezat în interiorul a ceea ce se numește o cupă de tragere, care este făcută dintr-un metal nemagnetic, de obicei aluminiu. Magnetul se rotește în timp ce firul se rotește, creând un câmp magnetic care forțează cupa de tragere să se rotească în aceeași direcție. De cupa de tragere este atașat un ax care se conectează la indicatorul de pe vitezometru. Un resort în spirală de pe ax are rolul de a contracara rotația cupei de tragere.
Dacă accelerați, câmpul magnetic crescut deplasează cupa de tragere mai departe; când încetiniți, resortul trage arătătorul înapoi. Întregul sistem este calibrat astfel încât indicatorul să indice viteza corectă. Când vă opriți complet din mișcare, resortul trage indicatorul până la zero.
Funcționează digital
Vitezometrele digitale sunt puțin diferite. O mașină cu un vitezometru digital folosește un senzor de viteză, care constă, de obicei, dintr-un magnet înconjurat de o bobină de sârmă, destul de asemănător cu pickup-ul de pe o chitară electrică. Senzorul este montat direct lângă un angrenaj de pe transmisie și, pe măsură ce angrenajul se învârte, dinții acestuia zvâcnesc, întrerupând câmpul magnetic de pe senzor. Procesul este similar cu modul în care o coardă care vibrează activează un captator de chitară. Mișcarea angrenajului produce un curent electric care este direct proporțional cu viteza de rotație a acestuia. Un cip de calculator procesează curentul și îl traduce într-un număr care corespunde vitezei cu care vă deplasați, fie în mile, fie în kilometri pe oră.
Ai înțeles? Bun. Săptămâna viitoare ne vom uita la modul în care se determină viteza aerului. În pregătire, Drew, ar fi bine să te pui la punct cu ecuația lui Bernoulli, pentru că, oricât de mult urăsc să o fac, cred că va trebui să introduc puțină matematică pentru a clarifica totul.
Todd Campbell este scriitor și consultant pe internet și locuiește în Seattle. The Answer Geek apare săptămânal, de obicei în zilele de joi.
.