2000年8月12日(土)

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加速度の測定2

自動車に乗って・・・

用意するもの

 1 加速度計 TYPE 0 (カクシリキ)
 2 加速度計 TYPE 1 (加速度センサー)
 3 ストップウオッチ
 4 ビデオカメラ
 4 自動車

実験に参加した人

 モリコ・ミドリ・チナツ・ミヤジ

実験した日

2000年8月10日(木)午後2時20分より

場所

 学校から花巻インターへ向かい、東北自動車道にのる。北上し、紫波サービスエリアでアイスクリームを食べて、紫波インターチェンジでいったん高速道を降りて、ふたたびすぐに上り線に入って南下。花巻インターチェンジでおりて、一般道を通って学校へ。


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作業の割り当てと手順

 ミヤジ 自動車の運転・アイスクリームを買う
 モリコ 加速度計をしっかりとおさえる
 チナツ 時計読み上げ&カクシリキ保持
 ミドリ ビデオ撮影

 自動車が出発してから止まるまでの加速度計の表示をビデオに撮影する。
 撮影しながら出発してからの時間を読み上げる。
 また、カクシリキの示している角度を読み上げる。
 運転手は速度を読み上げる。

 撮影された映像には、読み上げられた時刻や角度、速度の声による記録と映像による加速度計の表示が残る。

 ビデオを再生しながらデータをまとめる。

 実験はうまくいったかどうか、データをまとめてみないとわからない。それでも、たとえば、ビデオカメラの NIGHTSHOT のスイッチがONになっていたために、明るすぎて何も写らなかったことが、実験をはじめてから気が付いたり、加速度計を水平に置くことをきちんでできなかったり、いろいろ失敗はあった。

 水平におかなかったことによるデータのずれは、静止状態の表示から三角比の計算を使って補正することができた。三角関数を勉強していて良かったと思う。

 実は、ちょっと誤差が大きいので、いろいろ原因を調べたり、加速度センサーのメーカーのホームページにある、デヴァイスについての解説を見たりしていると、加速度計の調整をやり直したほうが良かったことに気が付いた。

 いろいろなことがこの予備実験からわかった。次回の実験に役立てよう。


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実験1 二つの加速度計の比較

 カクシリキという、原理がよくわかり、体感にまっちする加速度測定器と、なにやらよくわからないICを、マニュアルどおりに組み立ててできた加速度計の2つの器具による測定結果を比べてみておこう。

 加速度計の表示は、そのまま m/秒 で加速度を表しているのだが、加速度計を自動車のダッシュボードののせて手で押さえながら撮影していて、水平が保たれていないようである。この40秒間で位置の変化は起こらなかったので、最初の静止状態における3つの表示(x軸、y軸、z軸 の各方向)から、水平に対してずれている角度がわかるので、この角度のずれの分だけ、重力加速度が加算された状態で表示されているので、重力加速度による成分をなくすことをしたのが、「補正値」である。

 カクシリキの角度を読み取るところでの精度については、測定者チナツから、自信がないということを言っている。・・・が、しかし、以下の表を見れば、2つの加速度計は正しく作動しているようである。・・・だいたい・・・

時間加速度計表示補正値(m/秒)カクシリキ角度備考
00.340 スタート
11.941.6  
22.151.81  
32.151.81  
42.141.8015度g×tan15°=2.63
52.101.7615度時速20km
62.001.6610度g×tan10°=1.73
71.961.6210度g×tan10°=1.73
81.961.6210度時速30km
91.771.4310度g×tan10°=1.73
101.751.4110度g×tan10°=1.73
111.731.3910度時速50km
121.461.125度g×tan5°=0.86
131.461.125度g×tan5°=0.86
141.461.125度時速60km
151.451.115度g×tan5°=0.86
161.280.945度時速70km
171.130.795度g×tan5°=0.86
180.790.455度g×tan5°=0.86
190.760.425度時速80km
200.770.435度g×tan5°=0.86
210.770.433度g×tan3°=0.51
220.770.433度g×tan3°=0.51
230.770.433度g×tan3°=0.51
240.740.403度時速90km
250.740.403度g×tan3°=0.51
260.700.362度g×tan2°=0.34
270.700.362度g×tan2°=0.34
280.680.342度g×tan2°=0.34
290.640.302度g×tan2°=0.34
300.600.262度g×tan2°=0.34
310.500.162度g×tan2°=0.34
320.17-0.172度時速100km
330.26-0.080度加速をやめる
340.10-0.040度 
350.390.050度 
360.430.090度 
370.400.060度 
380.470.131度g×tan1°=0.17
390.450.11-2度g×tan2°=0.34
400.16-0.5-3度g×tan3°=0.51


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加速度と速度の関係

 「加速度」とは、"加速の良さ"を比べるために、1秒間に速度がいくら増えるか(加速するか)を計算して求めたものである。
             速度の変化
   加速度 = ―――――――
               時間
として計算するのであるから、速度と加速度の間には、
   加速度 × 時間 = 速度の変化
が成り立つ。

 したがって、上の表のデータから、各データの間の1秒間に速度がどれだけ増えたかがわかるので、最初から累積していけば、その時点での「速度」が計算できるはずである。次回、この計算を見てみよう。

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