Помогите с акселерометрами и гироскопами, навигация в 3-мерном пространстве Опции

[oligarch]

Всем доброго времени суток.
Я делаю прибор, который вычислял бы параметры траектории (протяженность пути, радиусы поворотов, высоту подъемов и тд) движения того, на чем он установлен. Я выбрал evaluation board с самым чувствительным 3-осевым аналоговым акселерометром от STMicroelectrnics. Начал с ней работать и понял, что одного акселерометра не достаточно. Он выдает проекции на три оси прилагаемых к нему сил, в том числе и силу тяжести. И получается так, что если плату начинаешь дергать-крутить-вертеть, то она выдает проекции результирующей силы (сила с которой мы ее дергаем + сила тяжести). Причем пока мы производим какие-то манипуляции с патой, то непонятно в какую сторону направлена эта сила тяжести. А чтобы точно посчитать траекторию, мне необходимо как то ибавиться от этой mg. Имеется ли какой-то датчик, который выдает ориентацию в пространстве? Тогда можно было бы просто с помощью него вычитать mg из суммы всех прилагаемых сил. Я подумал использовать гироскопы, это поможет? как они работают? или есть другие решения?
Спасибо.

P.S. измерения должны быть очень точными (до мм, а то и менее), поэтому GPS бессильна.

[DS]

Ну Вы, господа, даете шороху ! Это же 8 класс общеобразовательной школы, а не теория относительности. Школьный учебник перечитайте.

[Rst7]

Ну Вы, господа, даете шороху ! Это же 8 класс общеобразовательной школы, а не теория относительности. Школьный учебник перечитайте.

А то. Дома, правда, школьного учебника не сохранилось, но нашлась пара классических книг:

1. "Элементарный учебник физики" под редакцией ак. Ландсберга (71г).
2. "Физика для поступающих в ВУЗы" (Бутиков, Быков, Кондратьев, 91г).

И та, и та книга - далеко не первое издание, как говорится, проверено временем.

В первой книге "силы инерции" еще фигурируют, однако, с массой оговорок. Во второй - такое словосочетание полностью отсутствует! Даже принцип эквивалентности сформулирован в виде "эквивалентность поля тяжести и ускоренного движения системы отсчета".

Куда же пропали "силы инерции", которые так любит Татьяна и утверждает о их "нефиктивности", из школьных учебников? Ответ, например, может звучать так:

Вопрос. В научной и технической литературе часто используется термин «силы инерции». Реальны или фиктивны эти силы?

Ответ. Одним из первых классиков математики и механики, который подчеркивал нереальность сил инерции, был Леонард Эйлер (1707–1783). Он писал: «Иногда пользуются выражением „сила инерции“, так как сила есть нечто противодействующее изменению состояния. Но если под силой понимать какую-то причину, изменяющую состояние тела, то здесь ее нужно понимать совсем не в этом смысле: проявление инерции в высшей степени отлично от того, которое свойственно обычным силам. Поэтому для избежания какой-либо путаницы слово „сила“ не будем употреблять и будем рассматриваемое свойство тел называть инерцией» [27] .

Однако как ни боялся Эйлер путаницы, она все-таки произошла.

«Виновными» в этой путанице оказались французские математики и механики Жан Лерон Даламбер (1717–1783) и Жозеф Луи Лагранж (1736–1813). Первый сформулировал свой принцип, а второй математически его обработал, так что в современной формулировке он звучит так: «Если в любой момент времени к каждой из точек системы, кроме фактически действующих на нее внешних и внутренних сил, приложить соответствующие силы инерции, то полученная система сил будет находиться в равновесии и к ней можно будет применять все уравнения статики» [25] .

Пожалуй, ни одно из положений механики не вызывало, да и сейчас не перестает вызывать столько споров и путаницы, как принцип Даламбера. В 20-е годы прошлого века против него выступали философы, обвиняя его автора в недиалектично сти: по принципу Даламбера изучение динамики сводится к исследованию статики, представляющей собой частный случай динамики. В 30-е годы возникла дискуссия о силах инерции между инженерами-практиками и механиками-теоретиками. Практики утверждали, что силы инерции реальны и именно они производят те действия, которые тела совершают «по инерции».

Последняя из этих дискуссий состоялась в 1983 году в актовом зале МВТУ им. Баумана и закончилась убедительной победой сторонников фиктивности сил инерции.

Каков же современный взгляд на реальность сил инерции? Исчерпывающий ответ на этот вопрос дал академик А. Ю. Ишлинский [17] : «Реально существующими объявляются лишь силы, вызывающие ускорения материальных точек и тел относительно „абсолютной“ системы координат (инерциальной системы отсчета – Н. Г.). Они выражают меру механического взаимодействия тел в природе... Следует отличать так называемые даламберовы силы инерции от сил инерции, вводимых при рассмотрении движения материальных точек и тел по отношению к подвижным системам координат. Последние будут именоваться эйлеровыми силами инерции. И даламберовы, и эйлеровы силы инерции не являются силами физическими и в этом смысле нереальны. Введение этих несуществующих сил чисто условное...»

Тем не менее в технической литературе существует огромное количество ошибок этого плана. Например, при изучении движения гибких связей – ремней, цепей – по криволинейным траекториям, силу, действующую на элемент массы, в учебниках чаще всего направляют не в сторону нормального ускорения, а в противоположную. Между тем, учащиеся из курса физики уже знают, что сила должна быть направлена в ту же сторону, что и вызываемое ею ускорение, согласно второму закону Ньютона. Возникает путаница, которой так боялся Эйлер!

Этому вопросу следует уделить в школе повышенное внимание, особенно со школьниками, которые в дальнейшем будут обучаться в технических вузах.[1]

...
1. Аппель П. Теоретическая механика. – М.: Физматгиз, 1960.
...
17. Ишлинскии А. Ю. Механика относительного движения и силы инерции. – М.: Наука, 1981.
...
25. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. – М.: Наука, 1970.
...
27. Эйлер Л. Основы динамики точки. – М-Л.: ОНТИ, 1938.

Жирный шрифт - мой.

[blackfin]

А то. Дома, правда, школьного учебника не сохранилось, но нашлась пара классических книг:

1. "Элементарный учебник физики" под редакцией ак. Ландсберга (71г).
2. "Физика для поступающих в ВУЗы" (Бутиков, Быков, Кондратьев, 91г).

И та, и та книга - далеко не первое издание, как говорится, проверено временем.

Вот ещё из "проверенных": Основные законы механики.