Tính toán G khi Sử Dụng Ghế Ném để Rơi Xuống khỏi Máy Bay
[#video: https://www.youtube.com/embed/bRZllj8WS2g
Chưa bao giờ tôi gặp tình huống phải chọn giữa việc gặp tai nạn trên máy bay hay sử dụng ghế ném. Tôi hy vọng rằng tôi sẽ chọn lựa sử dụng ghế ném, vì nó có khả năng dẫn đến kết quả tốt hơn so với việc va chạm. Tuy nhiên, nếu nhìn vào hệ thống ghế ném trên máy bay quân sự hiện đại, chúng trông khá khắc nghiệt. Gia tốc trong quá trình ghế ném phải lớn.
Vậy thì, hãy xem liệu tôi có thể đo lường gia tốc của ghế ném bằng phân tích video hay không.
Đoạn video cụ thể này dường như là một bài kiểm tra ghế ném từ máy bay Aero L-159 Alca. Loại máy bay này có ý nghĩa quan trọng vì tôi có thể sử dụng nó để xác định tỉ lệ của video. Cùng với việc xác định tỉ lệ, tôi có thể giả định rằng tốc độ khung hình của video là "thời gian thực." Điều này có nghĩa là từ dữ liệu vị trí-thời gian tôi nhận được từ mỗi khung hình, tôi có thể ước lượng gia tốc trong quá trình ghế ném.
Hãy bắt đầu ngay. Đây là đồ thị vị trí theo thời gian của ghế ném (sử dụng Phân Tích Video Tracker).

Có thể bạn có thể nhận thấy vấn đề ở đây. Dữ liệu này cho thấy chuyển động của ghế ném trong quá trình ghế ném, sau ghế ném và sau đó là khi dù mở. Tuy nhiên, phần ghế ném đang gia tốc chỉ là một vài điểm dữ liệu ngay ở đầu đồ thị. Đó không đủ để đo lường chính xác gia tốc. Điều này có nghĩa là tôi phải tiếp cận một cách khác.
Trong đồ thị trên, ghế ném di chuyển lên với một vận tốc sau khi tên lửa phóng. Mặc dù ghế ném thực sự đang gia tốc xuống (do lực trọng trường), nhưng đủ tốt để có một đường thẳng tuyến tính và tìm ra một gia tốc gần đúng sau phóng với độ dốc của đường này ở vận tốc 19.4 mét/giây (43.4 mph). Tôi có thể sử dụng vận tốc này cùng với định nghĩa của gia tốc:

Kể từ khi ghế thoát bắt đầu từ tình trạng yên bình, sự thay đổi vận tốc (theo một chiều) chính là vận tốc cuối cùng. Đối với sự thay đổi thời gian, tôi chỉ cần xem số khung hình hiển thị ghế thoát bắn rocket. Từ video, có vẻ như tương ứng với khoảng thời gian khoảng 0.32 giây. Để rõ ràng, đây là thời gian từ lúc thoát cho đến khi rocket tắt. Có một hệ thống đẩy phi công ra khỏi buồng lái trước khi rocket bắn và tôi đang tính nó là một phần của gia tốc. Hơn nữa, có vẻ như rocket vẫn bắn một lúc ngắn ngược lại ghế dường như không gia tốc nhiều. Nhưng thực sự—đây là lý do tôi đang tính gia tốc trung bình thay vì gia tốc tức thì.
Đặt giá trị của tôi cho sự thay đổi vận tốc và thay đổi thời gian, tôi có một gia tốc là 60.6 m/s2. Nhưng g-force thì sao? G-force là một đơn vị đo gia tốc trong đơn vị gia tốc của một vật tự do rơi tự do. Nếu bạn thả một thứ gì đó trên bề mặt của Trái Đất, nó sẽ gia tốc xuống với gia tốc 9.8 m/s2. Điều đó có nghĩa là ghế thoát sẽ có một gia tốc trung bình là 6.2 g's (không quá tồi tệ). Tất nhiên, nếu tôi sử dụng một khoảng thời gian nhỏ chỉ là 0.16 giây (hợp lý dựa trên video), gia tốc trung bình sẽ là 12.4 g's. Đó là một mức độ gia tốc "đau", nhưng vẫn nên ổn trong một khoảng thời gian ngắn. Theo dữ liệu của NASA, con người có thể chịu đựng được khoảng 20 g's.
OK, tôi phải bình luận một chút. G-force kỳ lạ lắm (nhưng vẫn hữu ích). Mặc dù nó có từ force trong đó, nhưng thực sự nó chỉ là một đơn vị đo gia tốc và không phải là lực (tuy g-force nghe có vẻ đẹp). Nhưng tình huống sau đây thì sao. Giả sử bạn đang đứng trên mặt đất (hoặc có lẽ đang ngồi trên một chiếc ghế) và chỉ đọc bài viết này mà không làm gì cả. Gia tốc của bạn chủ yếu là không (không chính xác hoàn toàn do quay của Trái Đất). Nhưng g-force của bạn là gì? Kỹ thuật, điều này sẽ là zero g's. Tuy nhiên, thường chúng ta thường nói rằng đây là 1 g vì đó là cảm giác bạn trải qua. Đúng, lực hấp dẫn "cảm nhận" giống như gia tốc. Đây là nguyên lý tương đương - ý tưởng rằng trải nghiệm của trọng lực và gia tốc không thể phân biệt được. Vâng, nếu bạn nghĩ về điều đó, thật kỳ lạ.
Những câu chuyện tuyệt vời khác từ MYTOUR
- The hacker group on a supply-chain hijacking spree
- The penetrating gaze of the Instagram Shame Silo
- LA’s plan to reboot its bus system using cell phone data
- The antibiotics business is broken, but there's a fix
- Move over, San Andreas: There’s a new fault in town
- 💻 Upgrade your work game with our Gear team's favorite laptops, keyboards, typing alternatives, and noise-canceling headphones
- 📩 Want more? Sign up for our daily newsletter and never miss our latest and greatest stories
