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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beschleunigungssensor im freine Fall


Autor: Peter (Gast)
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Ich bastele gerade mit einem Beschleunigungssensor, der die
Beschleunigung in g misst, herum.
Jetzt habe ich eine ziemlich dumme Verständnisfrage:
Welchen Wert zeigt der Sensor im freien Fall mit Luftwiderstand an?
1g oder 0g.?

Die Fallgeschwindigkeit des Sensors wird ja irgendwann (wegen dem
Luftwiderstand) annähernd konstant. Also muss die Beschleunigung gegen
0 gehen.
Dann müsste der Sensor 0g anzeigen.

Andererseits erfährt doch auch das Sensorelement im freien Fall eine
Erdanziehung von 1g.
Also müsste es 1g anzeigen?

Wenn man es auf dem Boden legt, zeigt es auf jeden Fall 1g an.


Vielleicht weiß ja jemand die Lösung.

Autor: Rahul (Gast)
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Beschleunigungssensoren arbeiten mit der Trägheit einer Masse. Wenn sich
diese Masse mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt, wie der Rest des
Sensors, sollte die angezeigte Beschleunigung = 0 sein.

Autor: Peter (Gast)
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ok, danke
klingt ja auch logisch.

Autor: Peter (Gast)
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Und wenn ich es mit konstanter Geschwindigkeit nach oben oder unten
bewege?
Dann müsst es doch 1g anzeigen.
Ich stehe ziemlich auf dem Schlauch

Autor: Rahul (Gast)
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Welchen Sensor hast du?
Wenn du ihn mit konstanter Geschwindigkeit bewegst ist die
Beschleunigung immer = 0.
Wenn du allerdings die Bewegungsrichtung änderst, hast du eine negative
Beschleunigung. Dann ist die Geschwindigkeit aber auch nicht mehr
konstant.

Autor: Peter (Gast)
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Mir ist auch klar, dass die Beschleunigung des IC-Gehäuses 0 ist, bei
konstanter Geschwindigkeit.

Aber bei v = 0 (also in Ruhe) wird 1 g gemessen (das ist ja auch
logisch).
V=0 ist doch auch eine konstante Geschwindigkeit.

Ich habe diesen Sensor:
http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summ...

Langsam werde ich schon verrückt, wenn ich noch legen darüber nachdenke

Autor: Arno H. (Gast)
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Die Annahme von Rahul gilt aber nur für eine geradlinige Bewegung.
Flugzeuge fliegen durchaus Kurven mit gleichbleibender Geschwindigkeit
und wechselnden oder konstanten Beschleunigungswerten (die
Beschleunigung wirkt natürlich in verschiedenen Richtungen).
Die Querbeschleunigung in der Formel 1 ist bestimmt auch nicht zu
verachten.
Bei Bewegungen in mehreren Achsen sind diese auch alle auszuwerten.
Arno

Autor: Peter (Gast)
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Ich stelle mir meinen Beschleunigungssensor als Feder-Masse-System vor.

Wenn ich den Sensor geradlinig senkrecht mit konstanter Geschwindigkeit
nach oben Bewege, muss er doch mindesten 1g anzeigen.
Wenn ich meine Feder mit einer Masse hochziehe mit v = const. , hat
meine Masse doch 1g Erdbeschleunigung. (Feder ist gespannt)

Im freien Fall ist mir es jetzt klar: g=0
Feder ist nicht gespannt.

Autor: Martin (Gast)
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Im freien Fall zeigt der Beschleunigungssensor beim Erreichen der
Endgeschwindigkeit natürlich 1g an.
0g würde bedeuten, dass die Geschwindigkeit immer weiter zunimmt.

Autor: Μαtthias W. (matthias) Benutzerseite
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Hi

>Im freien Fall zeigt der Beschleunigungssensor beim Erreichen der
>Endgeschwindigkeit natürlich 1g an.
>0g würde bedeuten, dass die Geschwindigkeit immer weiter zunimmt.

Hast du da 0g und 1g verwechselt? Denn sonst macht das keinen Sinn.

Matthias

Autor: Dennis Strehl (Gast)
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Für den Ausgabewert des Sensors ist die Erdbeschleunigung (9,81m/s² bzw.
1g) und die Bewegungsänderung interessant.

Die Bewegungsänderung im freien Fall ohne Luftwiderstand beträgt
9,81m/s², das entspricht 1g. Die beiden Werte heben sich in diesem Fall
auf, der Ausgabewert entspricht 0g.

Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit konstant bleibt, egal ob er dabei auf
dem Tisch liegt oder mit 200km/h fällt, beträgt die Bewegungsänderung
0m/s² = 0g. Der Sensor zeigt in diesem Fall nur noch die
Erdbeschleunigung an (1g)

Autor: Jack Braun (jackbraun)
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"Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit konstant bleibt, egal ob er dabei
auf
dem Tisch liegt oder mit 200km/h fällt, beträgt die Bewegungsänderung
0m/s² = 0g. Der Sensor zeigt in diesem Fall nur noch die
Erdbeschleunigung an (1g)"

Wieso 1g? Wird doch nichts beschleunigt.

Autor: Martin (Gast)
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Mit 1g meine ich die normale Erdanziehungskraft, 0g bedeutet, dass das
Gewicht (nicht die Massse) 0kg ist.

Autor: Roland Praml (pram)
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Weil die Anziehungskraft bzw. Erdbeschleunigung eben 1g ist. Diese geht
immer nach "unten".

Wenn der Sensor bewegt wird, dann wirken diese Kräfte horizontal.

Um den kompletten Beschl. Vektor zu erfassen. braucht man deshalb 3
Sensoren (für x,y und z Achse)

Der 3D-Beschleunigungsvektor zeigt deshalb mit 1g nach "unten"
(ausser der Sensor fällt im Parabelflug -> schwerelos -> kein
oben/unten -> Vektor=0)

Ist im DBL Seite 6 eh schön erklärt:
http://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sh...

Wenn der Sensor hochkant steht, ist es ihm egal ob er fällt oder
nicht.

Gruß
Roland

Autor: Tipp (Gast)
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Schaut euch doch einfach mal die Einheit der Beschleunigung g an:
"m/s²". Daraus ergibt sich doch schon, dass die Beschleunigung im
freien Fall 0 g beträgt - bei ruhendem Sensor ebenfalls. Im freien Fall
geht "s²" gegen unendlich, g also gegen 0. Bei ruhendem Sensor ist
"m" 0, g also ebenfalls.

Autor: Tipp (Gast)
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@ Martin: Du verwechselst Masse und Beschleunigung.

Autor: Winne (Gast)
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Also,

die Sache ist doch recht einfach.
Das ganze ist reine Vectorarithmetik

Die Erdbeschleunigung (1G) wirkt auf jeden Körper der im Bezug auf die
Erde nahe deren Oberfläche ruht, wen dessen Masse sehr viel kleiner ist
als die Erdmasse, aber von 0 verschieden.
 Jedwede andere Beschleunigung ist dieser vektormäßig hinzu zu
addieren.
Im Fall des (ungebremsten) freien Falles ergibt sich daraus 0g.

Im gebremsten  Fall 1G –  dv/dt.
Solange die Geschwindigkeit zunimmt ist dv =0.
Somit ist auch dv/dt = 0   zeigt der Sensor wieder 1G

Autor: Winne (Gast)
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Berichtigung


Also,

die Sache ist doch recht einfach.
Das ganze ist reine Vectorarithmetik

Die Erdbeschleunigung (1G) wirkt auf jeden Körper der im Bezug auf die
Erde nahe deren Oberfläche ruht, wen dessen Masse sehr viel kleiner ist
als die Erdmasse, aber von 0 verschieden.
 Jedwede andere Beschleunigung ist dieser vektormäßig hinzu zu
addieren.
Im Fall des (ungebremsten) freien Falles ergibt sich daraus 0g.

Im gebremsten  Fall 1G –  dv/dt, solange die Geschwindigkeit zunimmt.

Ist dv =0, So ist auch dv/dt = 0   zeigt der Sensor wieder 1G

Autor: Peter (Gast)
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Kamm man das vielleicht jetzt noch zusammenfasse was der Sensor jetzt
genau anzeigt(in Erdnähe):
Bei Senkrechter geradliniger Bewegung nach oben und unten.

-Freier Fall mit Luftwiderstand:
-Freier Fall ohne Luftwiderstand:
-In Ruhe (Sensor auf dem Boden): = 1g
-Sensor Bewegt sich mit v = konstant nach oben:
-Sensor Bewegt sich mit v = konstant nach unten:

Autor: Dennis Strehl (Gast)
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-Freier Fall mit Luftwiderstand:

Wenn man das "Ding" aus dem Flugzeug werfen würde, würde der Sensor
anfangs 0g anzeigen, je schneller es wird, desto größer wird auch der
Luftwiderstand, und desto größer wird die angezeigte Beschleunigung

-Freier Fall ohne Luftwiderstand: = 0g (bis zum Aufschlag)
-In Ruhe (Sensor auf dem Boden): = 1g
-Sensor Bewegt sich mit v = konstant nach oben: = 1g
-Sensor Bewegt sich mit v = konstant nach unten: = 1g

Autor: Peter (Gast)
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Danke Dennis
endlich eine klare Aussage.

Noch einmal zum freien Fall mit Luftwiderstand:
Die angezeigte Beschleunigung nimmt von 0g bis ca. 1g zu, wenn der
Sensor sich wieder aufgrund des Luftwiderstands mit nahezu konstanter
Geschwindigkeit bewegt.

Autor: Marcus (Gast)
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So funktioniert das ja auch beim Parabelfliegen:
So lange das Flugzeug um den fallenden herum mit 1G beschleunigt
herrscht im Inneren Schwerelosigkeit (=0g).
Da das Flugzeug dabei sehr schnell schneller wird, funktioniert das
nur für ein paar Sekunden (ca. 20s).

Gruß, Marcus

Autor: Profi (Gast)
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man kann es sich auch anders vorstellen:
auf den Körper wirkt immer die Anziehungskraft 9,81 N/kg.
Wenn der Körper ruht oder sich gleichförmig bewegt, wirkt diese Kraft
auf den "Boden" der Masse, egal ob durch die Unterlage oder die
Bremskraft des Luftwiderstandes.
Falls diese Kraft kleiner als 9,81 N/kg ist, wird der Körper schneller,
falls größer als 9,81 N/kg, wird der Körper langsamer.

Extrem wird es beim Aufprall: dort ist die Kraft extrem viel größer als
9,81N/kg, und der Körper wird innerhalb von ms auf 0 abgebremst.

Werte nehmen wirklich extrem zu: ein einfacher leichter Aufprall auf
einen Steinboden hat ruckzuck mehrere 100g, d.h. auf die Stelle wirken
Kräfte von mehreren 1000N/kg.

Das Verhältnis ist Flugzeit / Abbremszeit.
Wenn ein Gegenstand 1 Sekunde frei fliegt und in 1ms abgebremst wird,
geschieht das mit 1000g.

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