Ik krijg niet alleen de “vorm” van de versnellingscurve voor het botsende karretje, maar ik krijg ook een maximale versnelling van –6,67 meter per seconde in het kwadraat. Met die versnelling en de massa van het karretje (0,566 kilogram) krijgen we een maximale impactkracht van 3,73 Newton.
Dit is niet helemaal dezelfde waarde die ik kreeg van de krachtsensor – en dat is oké. Er zijn twee belangrijke redenen waarom de maximale kracht bij deze methode anders is. Ten eerste verzamelde ik slechts elke 1/30 seconde een positiepunt, omdat mijn videoframesnelheid 30 frames per seconde was. Het is heel goed mogelijk om deze framesnelheid te verhogen, maar ik heb deze op een normale waarde gehouden, omdat je dat meestal in echte video’s ziet.
Een ander probleem is dat wanneer ik de snelheid en vervolgens de versnelling bereken, ik de versnellingswaarde eigenlijk maar voor een paar punten tegelijk vind. Dit kan leiden tot enkele kleine fouten die de uiteindelijke waarde verlagen.
Deze videomethode is echter uitstekend. Het is niet-invasief en je kunt het achteraf doen. Het enige dat je echt nodig hebt, is video. (Het kennen van de massa van het object is ook nuttig.)
Versnellingsmeter
Als je geen videoanalyse wilt gebruiken, is er een andere manier om versnellingsgegevens te verkrijgen (en die vervolgens te gebruiken om kracht te vinden). Je kunt de versnelling alleen rechtstreeks meten, en waarschijnlijk heb je op dit moment een apparaat dat dat bij je kan doen: een zogenaamde smartphone. Je telefoon heeft een versnellingsmeter, zodat hij kan meten hoe hij beweegt, en hij wordt gebruikt voor zaken als lidar, augmented reality en zelfs fotografie met lange sluitertijden.
Naar mijn mening is PhyPhox de beste app die je versnellingsgegevens van je telefoon geeft. (Het is gratis.) Je kunt er daadwerkelijk gegevens uit halen alles sensoren op je telefoon met deze app, zoals druk, magnetisch veld en rotatie.
Maar hoe dan ook, wat gebeurt er als ik mijn telefoon op het karretje leg en tegen de slagboom bots? Dit zijn de gegevens die ik krijg:
Illustratie door Rhett Allain
Hieruit haal ik een maximale acceleratie van 6,55 m/s2. Ik kan de maximale impactkracht opnieuw vinden met behulp van de massa van het karretje (plus de iPhone, die de massa vergroot). Dit geeft de hoogste slagkracht van 5,32 Newton.
Natuurlijk kun je de versnelling meten met sensoren die niet op je telefoon zitten. In feite heeft bijna elke moderne auto een soort versnellingsmeter die hij gebruikt om te bepalen wanneer de airbags moeten worden geactiveerd: wanneer hij hoge acceleraties tijdens een botsing waarneemt. Je kunt ook andere versnellingssensoren in de auto plaatsen en de versnelling op verschillende punten in het voertuig meten. Dit zou gegevens opleveren die u vertellen hoe de auto tijdens een botsing vervormt of ten opzichte van zichzelf beweegt.
Hier is een leuk en veilig experiment dat je thuis kunt proberen. Neem je telefoon met de PhyPhox app en gooi hem van heel dichtbij op een kussen terwijl je de versnelling meet. Probeer vervolgens de telefoon van dezelfde hoogte op een ander zacht voorwerp te laten vallen om de impactversnelling te vergelijken. Hopelijk zul je merken dat hoe zachter het landingsdoel is, hoe lager de versnelling (en dus de kracht) tijdens de impact.