Понятие скорости знакомо каждому с детства. Мы интуитивно понимаем, что значит двигаться «быстро» или «медленно». Однако наука требует точных определений и измерений.
В русском языке слово
«скорость» означает степень быстроты действия.
В физике скорость — это величина, равная отношению пройденного пути к затраченному времени при равномерном движении.
Формула скорости:
v = s / t.Скорость = пройденный путь / затраченное время
Давайте посмотрим вокруг – скорость работает в самых обычных ситуациях, делая нашу жизнь удобнее, безопаснее и эффективнее.
Приведу пять примеров, где скорость применяется.
Транспорт и городПланирование маршрута утром и вечером — это отдельные задачи, потому что дорожная ситуация в это время сильно отличается. Важна не только средняя скорость, но и надёжность маршрута — его способность обеспечить предсказуемое время в пути даже в условиях пробок или ДТП. Выбор правильного, пусть и чуть более длинного, но стабильного маршрута позволяет уложиться в привычное «окно» времени. Эта стабильность, изо дня в день, экономит часы в месяц, снижает стресс и делает поездки управляемыми.
Безопасность на дорогеГлавный закон, который стоит повторять вслух: тормозной путь растет примерно, как квадрат скорости. Увеличили скорость в два раза — путь остановки подрос в четыре. Добавьте время реакции, мокрый асфальт, вечерний свет — и станет ясно, почему разумная скорость спасает жизни.
СпортУ бегуна есть любимое слово — темп. Это обратная величина скорости, но работает таже логика. Побеждает тот, кто держит ровный ритм и умеет разгоняться вовремя. В командных играх решают доли секунды: скорость реакции, скорость передачи, скорость решения.
Роботы и производствоРобомобиль на гладком полу учит нас простому: слишком быстро — потеря контроля, слишком медленно — теряем время. Скорость надо приручать, а не отпускать на самотек. Для этого придумали регуляторы: они держат нужную скорость, несмотря на груз, наклон или шероховатость покрытия.
Цифровой мир и домМы часто произносим: у меня быстрый интернет. Но ощущение скорости дает не только мегабиты в секунду, а еще и задержка — как быстро система отвечает. В фото и видео скорость решает, будет ли кадр четким: короткая выдержка замораживает мгновение, а высокая частота кадров показывает то, что глаз не успевает заметить.
Моей задачей в практической части проекта наглядно оценить и протестировать какие факторы влияют на скорость.
Предметом исследования будет автомобиль. Чтобы измерить скорость мы с моим преподавателем по робототехнике придумали устройство для замера и назвали ее «Рамкой».
Для изготовления самой системы измерения скорости мы использовали:
- Микроконтроллер Arduino UNO;
- Лазерный элемент, который передает сигнал микроконтроллеру;
- Беспроводной пульт дистанционного управления;
- Дисплей;
- Источник питания (батарея);
- Светоотражатель;
- Светодиоды;
- Провода.
А для изготовления корпуса мы взяли пластиковые вентиляционные воздуховоды 3 шт и 2 отвода по 90 градусов. Далее подготовили технические отверстия под дисплей, кнопку включения/выключения и под светодиоды. Для установки светодиодов взяли обычную пластиковую панель, сделали в ней отверстие, потом вставили светодиоды и приклеили к основе. Для лазера и отражателя мы использовали крепление для воздуховодов.
Принцип работы Рамки таков: устройство запускается с пульта дистанционного управления, затем идет световая индикация как в Формуле1, после того как все огоньки зажигаются, а потом гаснут электроника устройства начинает отсчет.
Лазеры расположенные друг от друга на расстоянии 12 см измеряют время прохождения автомобиля через рамку. Когда луч устройства прерывается, идет отсчет времени, после прерывается второй луч и фиксируется время. Далее по формуле расчета скорости мы делим расстояние 12 см на время прохождения этого расстояниями и получаем мгновенную скорость, все это обрабатывается на процессоре и отражается на дисплее.