Hallo Ich möchte gerne die Geschwindigkeit und den Aufprall eines Squashballs ermitteln. Also wie schnell fliegt der Ball und mit welcher Wucht schlägt dieser an der Wand auf. Des weiteren möchte ich diese Daten an mein Handy schicken lassen oder selbst abrufen. Die ganze Elektronik möchte ich im Ball haben. Welche Sensoren brauche ich dazu und wie Gross wird das ganze in etwa? Passt das in einen Squash- oder Tennisball? Beste Grüsse
Silvio W. schrieb: > Hallo > > Ich möchte gerne die Geschwindigkeit und den Aufprall eines Squashballs > ermitteln. > Also wie schnell fliegt der Ball und mit welcher Wucht schlägt dieser an > der Wand auf. Des weiteren möchte ich diese Daten an mein Handy schicken > lassen oder selbst abrufen. > > Die ganze Elektronik möchte ich im Ball haben. > > > Welche Sensoren brauche ich dazu und wie Gross wird das ganze in etwa? > Passt das in einen Squash- oder Tennisball? Du musst nur die Geschwindigkeit messen, aus dem bekannten Gewicht vom Ball kann bei einer harten Wand die Kraft berechnet werden. Im Ball wird das aber nichts, das macht keine Elektronik lange mit. Besser waere eine externe Lichtschranke. Worum gehts genau, warum brauchst du das?
Definiere "Wucht" Das mit der Geschwindigkeit ist schon ganz richtig. Wenn die Genauigkeit nicht allzu hoch sein muss, müsste es auch eine Kamera (Smartphone) tun, die einzelnen Bilder haben einen gewissen zeitlichen Abstand (bekannt oder bestimmbar) und dann musst Du nur noch die Wegdifferenz (von Bild zu Bild oder über mehrere Bilder) messen. Dazu sollte ein Zollstock oder sowas reichen. Den Zollstock kannst Du an die Wand nageln, die Kamera in einem bestimmten Winkel draufschauen lassen und dann den sich daraus ergebenden Faktor berechnen (Geometrie). Hätte direkt Lust, das mal auszuprobieren, kann aber nicht Squash.
Besten Dank für die Antworten. @WilliWacker Danke für deine Antwort, aber ich möchte die ganze Elektronik im Ball haben. @David auch dir besten dank für deine Antwort Das habe ich natürlich total übersehen mit: F= m * a Somit bräuchte ich nur einen Geschwindigkeitsmesser und ein Modul, das mir die Daten an mein Iphone schickt. Kennt sich da jemand mit aus ? Ich wäre auch bereit dafür zu Zahlen. (Bitte per PM melden) Wofür ich das brauche: Just 4 fun und ich will es... :-) Beste Grüsse
Silvio W. schrieb: > aber ich möchte die ganze Elektronik im Ball haben. Das ist schön, wird aber nichts. Selbst in einem Fußball ist das nicht so unterzubringen, daß sich der Ball noch normal verhällt. Sie Dir mal Highspeedaufnahmen vom Aufprall eines Squashballs an (z.B. https://www.youtube.com/watch?v=5IOvqCHTS7o ) und überleg wieviel Platz da noch für Elektronik bleibt. Null dürfte eine brauchbare näherung sein.
Silvio W. schrieb: > Die ganze Elektronik möchte ich im Ball haben. Halte ich für nicht zielführend, aus Beschleunigungs-Gründen... Eher zwei Laser-Einheiten über Spiegel als Geschwindigkeits- Messung über die ganze Fläche, die "durchschossen" wird. Silvio W. schrieb: > mit welcher Wucht schlägt dieser an > der Wand auf. Könnte man aus der Geschwindigkeit und dem Gewicht(Masse) des Balls berechnen: Mani
Silvio W. schrieb: > Danke für deine Antwort, aber ich möchte die ganze Elektronik im Ball > haben. > Somit bräuchte ich nur einen Geschwindigkeitsmesser und ein Modul, das > mir die Daten an mein Iphone schickt. Na, wer hat denn da in Physik nicht aufgepasst? Du kannst die Geschwindigkeit des Balls nicht IM Ball messen. Du brauchst dazu ein externes Bezugssystem. Und das wird bei nem fliegenden Ball schwierig, denn GPS dürfte zu ungenau und zu langsam sein. Du kannst die Beschleunigung des Balls messen. Da hast Du aber 3 Lagefreiheitsgrade und 3 Rotationsfreiheitsgrade. Selbst mit einem ausreichend schnellen Sensor dürfte Dir das recht schnell entgleiten. Ganz davon abgesehen, dass die Elektronik das nicht lange überlebt. => Miß den Ball von außerhalb.
Die Wand ist das Messgerät. Ich würde mir eine dicke Stahlplatte an zwei Seilen aufhängen. Die Stahlplatte ist mit Dehnungsmessstreifen oder Piezowandler bestückt ( hinten... ) Nun kannst du feststellen, mit welcher Amplitude die Platte beim Aufprall des Balls schwingt. Diese "Messplatte" muss natürlich vorher mit genau bakannten Kräften kalibriert werden. So kannst du mit Hilfe der gut bekannten Masse des Balls die kinetische Energie messen. Und mit den richtigen Formeln kannst auch auf die Geschwindigkeit im Auftreffmoment schliessen.
Vielen vielen Dank für die Ausführlichen Informationen. Ich habe es eingesehen, dass mit einem Squash- oder Tennisball hier nix zu machen ist. --> Elektronik macht dies nicht allzu lange (wenn überhaupt) mit. Dennoch möchte ich an meiner Grundidee festhalten... Besteht die Möglichkeit dies in einem Wurfball (mit Styropor oder drgl. gefüllt) zu realisieren ? Also: Die Elektronik gut einpacken, mit Gummi oder Schaumstoff ausstatten und das ganze dann in einen kleineren Ball verstauen. Der Ball sollte nicht grösser als ein Tennisball sein. Das die Wurfkraft eines Menschen nicht so hoch ist wie die mit einem Schläger geschlagen, sollte dies doch eine Möglichkeit sein, oder ?
Du kannst dafür z.b ein Quadrokopter-Steuermodul verwenden. Das hat 3Achs Beschleunigungssensor, Controller für Datenauswertung und Kommunikation, Bluetooth oder Wlan für Datenübertragung, Akku und Akkumanagement. Es muss nur frei programmierbar sein. Du kannst damit aber wie gesagt nur Beschleunigung messen, für Geschwindigkeit brauchst Du ein Bezugssystem.
Ich würde eine Kamera im Eck platzieren und dann per Bilderkennung die Geschwindigkeit errechnen. Die Software muss dann nur nach den schnellsten, sich bewegenden, Pixeln im Bild Ausschau halten... Natürlich muss die Framerate hoch genug sein.
:
Bearbeitet durch User
Die Idee von Jonny ist gut, mit guter Kamera und gutem Programm wäre die Geschwindigkeit theoretisch an jedem Quadratmeter der bespielten Fläche zu messen. Wenn das Programm dann auch weis, in wie vielen Zentimetern vor der Wand der Ball wie schnell unterwegs war, dann könnte man an Hand des Gewichtes/Masse des Balls die Aufprall-Kraft errechnen. Da halte ich Laser-Lichtschranken (auf die ganze Fläche gesehen) für günstiger. Aber wie müssten diese konstruiert sein? Rotierende Spiegel, etwas anderes fällt mir dazu nicht ein. Diese müssten allerdings sehr schnell rotieren, um einen Squashball zu erfassen... Gruß Mani
Mani W. schrieb: > Da halte ich Laser-Lichtschranken (auf die ganze Fläche gesehen) > für günstiger. > Aber wie müssten diese konstruiert sein? > Rotierende Spiegel, etwas anderes fällt mir dazu nicht ein. Man könnte das wie eine Laserharfe aufbauen. Ein Laserstrahl scannt X1, ein Laserstrahl scannt Y1, Z Meter weiter scannt ein Laser X2, einer Y2. Die Laser werden über rotierende Spiegel aufgefächert und sind im kHz-Bereich moduliert. Es wird das am Ball gestreute Laserlicht mit einer oder mehreren schnellen Photodioden erfasst. Mit einem Lock-In werden die Signale X1, Y1, X2, Y2 aus dem modulierten Streulich extrahiert. Da die Lage der Strahlen im Moment der Erfassung bekannt sind, kann die Position und Zeit des Balls (x1 y1 z1 t1) und (x2 y2 z2 t2) berechnet werden. Damit bekommt man einen Richtungsvektor und eine Zeitdifferenz und kann die Geschwindigkeit berechnen unter der Annahme, dass sie sich zwischen z1 und z2 nicht nennenswert ändert.
Timm Thaler schrieb: > Die Laser werden über rotierende Spiegel aufgefächert und sind im > kHz-Bereich moduliert. Danke für Deine sehr schönen Ausführungen! Mani
Mit der Messung der Beschleunigung (Vektor) durch einen Sensor kennt man auch die Geschwindigkeit und den Weg, ohne "Bezugssystem". v=Integral a dt s=Integral v dt
Timm Thaler schrieb: > Du kannst damit aber wie gesagt nur Beschleunigung messen, für > Geschwindigkeit brauchst Du ein Bezugssystem. Praktisch geht es wahrscheinlich nicht. Theoretisch und unter idealisierten Bedingungen sollte die Geschwindigkeit aus dem Ball heraus messbar sein.
Misst du im Ball die Beschleunigung a(t) und die Zeit t über die die Beschleunigung negativ wirkt, kannst du die Änderung der Geschwindigkeit v(t) durch Integration von a bestimmen. Gehst du von einer Endgeschwindigkeit von 0 m/s im Bezug zur Wand aus, bevor der Ball zurückprallt, kannst du auf die Ausgangsgeschwindigkeit zurückrechnen. Das würde am besten funktionieren, wenn die grundsätzlichen Richtungen der Vektoren bekannt sind. Z.b. wenn der Beschleunigungsvektor senkrecht zur Wand stehen würde. D.h. der Ball fliegt gerade, prallt im 90° Winkel auf die Wand, die Kompression des Balls ist symmetrisch, usw. Das wäre dann ein sehr idealisierter Flug und Ball. UND, bei digitaler Messung brauchst du Messungen die das Abtasttheorem erfüllen, daran dürfte es bei schnellen Änderungen, wie dem Zusammenprall mit einer Wand, scheitern.
:
Bearbeitet durch User
peter b. schrieb: > Mit der Messung der Beschleunigung (Vektor) durch einen Sensor kennt man > auch die Geschwindigkeit und den Weg, ohne "Bezugssystem". > v=Integral a dt > s=Integral v dt Ähm ja, Herr Mathelehrer, und in den Mathearbeiten sind auch die Ergebnisse beim Lösen von quadratischen Gleichungen immer ganzzahlig. Die Realität sieht etwas anders aus. Da der Sensor nur eine begrenzte Genauigkeit hat und die Abtastung nicht beliebig schnell erfolgen kann, fliegt Dir das Integral mehr oder weniger schnell um die Ohren. Diese Erfahrung hat man mit Quadrokoptern machen müssen, und deswegen sind auch autonome Quadrokopterflüge ohne externes Bezugssystem (GPS, Bodenkamera) nicht machbar. Und so ein Ball hat deutlich höhere Beschleunigungen als ein Quadrokopter zu ertragen. Ich bezweifle, dass die Beschleunigungsumkehr beim Aufprall auf die Wand mit den üblichen Accelerometern überhaupt erfassbar ist. Außerdem steckt in > v=Integral a dt > s=Integral v dt ein unbekanntes vo und so. Und das ist bekanntlich gut so, sonst würdest Du ständig kotzen müssen.
Als Physikaufpasser weiss ich, daß vom Prinzip kein externes Bezugssystem notwendig ist. Die Untersuchung mechanischer Strukturen erfolgt vorzugsweise mit Beschleunigungssensoren, die beiden anderen physikalischen Größen (v, s) sind damit genauso vorhanden.
peter b. schrieb: > Als Physikaufpasser weiss ich, daß vom Prinzip kein externes > Bezugssystem notwendig ist. Nobelpreisverdächtig. :)
Motion Capture könnte auch klappen. Dazu streicht man den Ball in einer bestimmten Farbe, die sonst nicht vorkommt (Feuerwehrsignalfarbe?) und erfasst ihn mit einer Kamera mit Chroma Keying. Die Motion Capture Software bringts dann auf den Bildschirm.
Man kann, wenn man gut trifft, auch den Ball gegen eine Metallplatte schlagen. Wenn die Metallplatte oben schwenkbar gelagert ist, kann man mit der Masse des Balles, dem Trägheitsmoment der Scheibe und der Höhe, wie hoch die Platte kippt die Geschwindigkeit berechnen. Wenn man das mit einer schnellen Kamera aufnimmt kann man über die Kontaktzeit auch die durchschnittliche Kraft auf den Ball berechnen (
)
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.