Δύναμη πρόσκρουσης στη φτέρνα και το πόδι ενός δρομέα ενώ τρέχετε: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Για το έργο μου ήθελα να δοκιμάσω την ποσότητα δύναμης στην οποία εκτίθεται η φτέρνα και το πόδι ενός δρομέα και αν όντως τα νέα παπούτσια τρεξίματος μειώνουν τη δύναμη. Το επιταχυνσιόμετρο είναι μια συσκευή που ανιχνεύει επιτάχυνση στους άξονες Χ, Υ και Ζ. Η επιτάχυνση μετριέται σε δυνάμεις G, μία δύναμη G ισοδυναμεί με την επιτάχυνση της βαρύτητας στη γη που βιώνουν όλα τα πράγματα ανά πάσα στιγμή. Χρησιμοποιώ αυτό το επιταχυνσιόμετρο για να δοκιμάσω την ποσότητα των G-Forces που βιώνουν η φτέρνα και το πόδι μου ενώ τρέχω και αν υπάρχει διαφορά μεταξύ νεότερων και παλαιότερων παπουτσιών. Υπάρχουν πολλές κοινές παρανοήσεις σχετικά με την ανάγκη για νέα παπούτσια για τρέξιμο. Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι η Nike σας λέει ψέματα όταν σας λένε να παίρνετε νέα παπούτσια κάθε 500 χιλιόμετρα. Η λειτουργία εταιρειών υποδημάτων και η λειτουργία καταστημάτων με βάση, όπως το Poulsbo running (το τοπικό μου κατάστημα) για παράδειγμα, θα σας πει ότι θα βλάψετε τον εαυτό σας εάν δεν αντικαθιστάτε συχνά τα παπούτσια σας. Ωστόσο, δεν είμαι σίγουρος αν αυτό είναι απολύτως αλήθεια, και ως εκ τούτου αποφάσισα ότι θα το δοκιμάσω μόνος μου. Η αιτία αυτών των τραυματισμών στο τρέξιμο που σας λένε ότι θα πάρετε αν δεν έχετε νέα παπούτσια, προέρχεται από το μέγεθος της δύναμης που βιώνετε στο πόδι και τη φτέρνα σας. Λένε ότι τα νέα παπούτσια μειώνουν τη δύναμη καλύτερα από τα παλιά, αλλά δεν είμαι πεπεισμένος ότι αυτό είναι αλήθεια. Αυτό το έργο θα είναι χρήσιμο σε πολλούς ανθρώπους, ιδιαίτερα σε εκείνους που είναι επιρρεπείς σε τραυματισμούς που σχετίζονται με το τρέξιμο και σε εκείνους που θα ήθελαν να μάθουν περισσότερα γι 'αυτούς. Το πρότζεκτ μου θα καθορίσει αν αυτές οι εταιρείες λένε την αλήθεια ή αν προσπαθούν απλώς να σας κάνουν να ξεφορτωθείτε ένα άλλο ζευγάρι Μπέντζαμινς.

Προμήθειες

1x Arduino uno

1x επιταχυνσιόμετρο Sparkfun adxl377

1x ψωμί

1x πολλά καλώδια βραχυκυκλωτήρων

Κουμπί 1x

1x LED

2x 10k αντιστάσεις

2x αντιστάσεις 30k

6x σύρματα που έχουν περίπου το μήκος του ποδιού του δρομέα

1x φορητός υπολογιστής που μπορεί να εκτελέσει το Arduino IDE

Επιπλέον στοιχεία που απαιτούνται για τη δευτερεύουσα κατασκευή:

1x οθόνη LCD

1x ποτενσιόμετρο

1x πολλά ακόμη καλώδια άλματος

Βήμα 1: Η αρχική μου κατασκευή

Η αρχική μου κατασκευή ήταν μια απόδειξη της ιδέας. Wantedθελα να βεβαιωθώ ότι αυτό το έργο ήταν δυνατό πριν ξεκινήσω να επενδύω χρόνο και χρήμα σε αυτό. Χρησιμοποίησα ένα επιταχυνσιόμετρο, το Arduino, τέσσερα καλώδια και το φορητό υπολογιστή μου που εκτελούσε τον κωδικό. Αυτή η απόδειξη της ιδέας ήταν πολύ σημαντική γιατί έμαθα μερικά πολύτιμα μαθήματα σε σχέση με τον κώδικα. Το πιο σημαντικό όμως, έμαθα ότι αυτό το έργο ήταν δυνατό.

Βήμα 2: Δευτερεύουσα κατασκευή

Πρώτα απ 'όλα θέλω να πω ότι αυτή η κατασκευή δεν ήταν απαραίτητη για την τελική κατασκευή και απαιτεί κάποια επιπλέον εξαρτήματα, οπότε αυτό το βήμα είναι εντελώς προαιρετικό. Πρόσθεσα μια οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD), ώστε να μπορεί να μου δώσει τις τιμές της δύναμης G σε έναν υπολογιστή χωρίς το Arduino IDE. Πριν από αυτήν την κατασκευή έπρεπε να έχω το Arduino IDE και τον κωδικό για να μπορώ να λαμβάνω τα δεδομένα εξόδου από το επιταχυνσιόμετρο. Με αυτήν τη νέα κατασκευή μπορώ να τρέξω το Arduino από οποιαδήποτε πηγή ενέργειας, δεν χρειάζεται καν να είναι υπολογιστής. Πρόσθεσα επίσης ένα ποτενσιόμετρο για να μπορώ να προσαρμόσω τον οπίσθιο φωτισμό στην οθόνη LCD. Αυτό θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμο αν το χρησιμοποιούσα έξω και ο ήλιος έλαμπε στην οθόνη. Όλοι έχουμε βρεθεί σε μια κατάσταση όπου προσπαθείτε να χρησιμοποιήσετε το smartphone σας έξω, αλλά το φως από τον ήλιο δυσκολεύει να δείτε την οθόνη. Έτσι προσπαθείτε να μπλοκάρετε τον ήλιο με το χέρι σας ή γυρίζετε την πλάτη σας στον ήλιο για να προσπαθήσετε να τον αποκλείσετε. Ένας άλλος τρόπος για να διορθώσετε αυτό το κοινό πρόβλημα είναι να αυξήσετε τη φωτεινότητα της οθόνης σας και αυτό ακριβώς είναι για το ποτενσιόμετρο. Δεν θα μπορούσα να δω τα δεδομένα εξόδου πολύ καλά, αλλά μπορούσα να προσαρμόσω τον οπίσθιο φωτισμό έτσι ώστε να το βλέπω τέλεια. Η ρύθμιση του οπίσθιου φωτισμού θα μπορούσε να είναι χρήσιμη και σε άλλες περιπτώσεις.

Βήμα 3: Τρίτο και τελικό χτίσιμο

Για την τρίτη και τελευταία κατασκευή μου συνδύασα όλα τα καλύτερα χαρακτηριστικά όλων των προηγούμενων κατασκευών μου σε έναν πίνακα. Κατέληξα με μια πολύ εκλεπτυσμένη και συμπαγή μονάδα και τα μακριά σύρματα μπόρεσαν να περάσουν στο πόδι μου χωρίς να εμποδίσουν τη φόρμα μου. Πρόσθεσα ένα κουμπί για να μπορώ να ξεκινήσω και να σταματήσω τη συλλογή των δεδομένων μου ανά πάσα στιγμή. Αυτό ήταν πολύ σημαντικό για τη λήψη καλών δεδομένων, διότι θα μπορούσα να αρχίσω να συλλέγω αμέσως μόλις αρχίσω να τρέχω και μόλις σταματήσω. Επομένως, όλα τα δεδομένα που συλλέχθηκαν αφορούσαν το πραγματικό πείραμα. Πρόσθεσα επίσης ένα LED έτσι ώστε να γνωρίζω πότε ήταν ενεργοποιημένη η συλλογή δεδομένων ή πότε ήταν απενεργοποιημένη. Αυτή η τελική κατασκευή κατέληξε σε μεγάλη επιτυχία και ήταν ακριβώς αυτό που ήλπιζα.

Βήμα 4: Αντιμετώπιση προβλημάτων και ορισμένα προβλήματα που είχα στην πορεία

Είχα πολλά προβλήματα με το έργο. Για ένα πρώτο μου επιταχυνσιόμετρο ήταν πολύ δύσκολο να γίνει σωστή η καλωδίωση, η κωδικοποίηση, ο σχεδιασμός και τα δεδομένα. Ο σχεδιασμός ήταν πολύ δύσκολος γιατί έχω πολλούς περιορισμούς, για παράδειγμα πόσο βαρύς είναι, ή πόσο μεγάλος είναι. Πρέπει να μπορώ να τρέχω και θέλω να μπορώ να τρέχω όσο πιο κοντά στην κανονική μου φόρμα για να είναι ακριβές αυτό το πείραμα. Η κωδικοποίηση ήταν επίσης πολύ δύσκολη και απαιτούσε πολύ κόπο. Είχα πρόβλημα να διαβάσω μια σωστή ποσότητα G από το επιταχυνσιόμετρό μου. Το mma8452q (το επιταχυνσιόμετρο μου) βγαίνει στα οκτώ G's. Μερικές φορές όταν απλώς ακουμπούσα το πόδι μου στο πάτωμα, διάβαζε οκτώ G και αυτό είναι απλώς λανθασμένο, αφού είναι πολύ ψηλό. Ωστόσο, μετά από κάποιο πρόβλημα με τη λήψη και την επανακωδικοποίηση, ήμουν σε θέση να κάνω τη κλιμάκωση σωστή.

Βήμα 5: Ο κωδικός μου

Χρησιμοποίησα ένα από τα παραδείγματα από τη βιβλιοθήκη Sparkfun και πρόσθεσα επίσης ένα κουμπί και μια LED. αυτό ήταν αρκετά απλό αφού υπάρχουν παραδείγματα για όλα σε αυτό το έργο, ωστόσο πρέπει να συνδυάσετε περισσότερα από ένα μαζί

Βήμα 6: Συμπέρασμα και ανάλυση δεδομένων

Βλέπω αυτό το έργο ως μεγάλη επιτυχία. Πέτυχα σχεδόν όλους, αν όχι όλους τους στόχους μου. Μουν σε θέση να λάβω πολλά πολύ χρήσιμα δεδομένα. Έμαθα πολλά για την κωδικοποίηση, την καλωδίωση, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα του Arduino, τη δημιουργία ενός συμπαγούς αρθρωτού συστήματος, τη δύναμη G και το τρέξιμο. Τώρα είτε να αποδεχτώ είτε να απορρίψω τη δήλωσή μου από την πρώτη παράγραφο, και ολόκληρο τον λόγο για τον οποίο ξεκίνησα αυτό το έργο. Wantedθελα να αποδείξω ότι οι εταιρείες κάνουν λάθος δείχνοντας ότι δεν χρειάζεται να αγοράζετε νέα παπούτσια κάθε 500 χιλιόμετρα. Μήπως τα νέα παπούτσια μειώνουν πραγματικά την ποσότητα των G δυνάμεων που βιώνει η φτέρνα και το πόδι ενός δρομέα ενώ τρέχει; Η απάντηση είναι ναι. Συγκρίνω την ποσότητα των δυνάμεων G που βίωσε η φτέρνα μου σε ένα ζευγάρι νέα παπούτσια τρεξίματος, παλιά παπούτσια, φορτηγά, και ως χειριστήριο, εγώ απλά φορούσα κάλτσες. Διαπίστωσα ότι στις κάλτσες μου έζησα έως οκτώ G's. Αυτό ήταν το ίδιο ποσό G's με τα φορτηγά, το οποίο είναι αναμενόμενο. Στα παλιά παπούτσια για τρέξιμο βίωσα έως έξι G's. στους νέους δρομείς, δεν έζησα περισσότερα από τέσσερα G's. Όπως μπορούμε να δούμε, οι νέοι δρομείς ήταν οι καλύτεροι στη μείωση της δύναμης κρούσης και τα φορτηγά ήταν τα χειρότερα (χωρίς να υπολογίζουμε τις κάλτσες αφού ήταν η μεταβλητή ελέγχου). Υποθέτω ότι με τη ρύθμιση κάτω των είκοσι δολαρίων, δεν μπορώ να διαψεύσω όσα έχουν αποδείξει για αυτά τα 2,5 δισεκατομμύρια δολάρια που έχει δαπανήσει η Nike τα τελευταία πέντε χρόνια για έρευνα και ανάπτυξη. Maybeσως περάσω τριάντα την επόμενη φορά και θα δούμε τι θα γίνει τότε.