作者aelo (就这样子吧)
看板Physics
标题Re: [问题] 从跳起来的加速度算体重
时间Sun Oct 18 19:46:10 2015
我对这个问题很感兴趣,而有以下想法。
首先我想,原 po 或许是想写个 app 用手机量体重?
另外推 webster 大 XD
然後分享阿波罗十五在月球上的羽毛铁鎚实验:
https://www.youtube.com/watch?v=03SPBXALJZI
跃起之後落地的过程,
不考虑加速度的不连续性(也就是不考虑加加速度),
可假设如下:
t0: 静止站立於地面,加速度 a0 = 0
t1: 蹲下,加速度 a1
t2: 跃起,加速度 a2
t3: 离地,加速度 a3 = -g
t4: 落地後静止站立,加速度 a4 = 0
(落地後也可以再增加蹲下的动作)
因为初速等於末速,所以整个过程加速度对时间的积分 = 0。
如同原 po 所叙,离地时的速度 v0 是可以推得的,大概就是 g*(t4-t3)。
但这对推得体重(质量)并没有帮助。
从 F = m*a 来看,已知 a 而有两个未知,无解。
那我的一个想法是,如果可以以不同重量各跳一次,假设 F 不变,
F = m*a = m'*a' = (m+constant)*a',
那麽 m 就可从已知质量 constant 推得 = a'/(a-a')*constant
当然我很怀疑这样的量测方式的精确度,虽然确度方面应可透过重复量测来改善。
另外这个已知质量 constant 必须与待测质量构成刚体形式。
如果是 app 的应用就可以考虑比如说,一次空身跳,一次拿罐装水跳。
然後还可以考虑一组单脚跳,一组双脚跳,假设单脚跳的 F 是 双脚的一半。
另一个想法是,考量人因工程学。
F 本身大概与 m 相关,也受身体训练程度,肌肉比例等等因素影响,
所以没办法用来推得体重。反之,如果 F 的分布比 m 的分布要窄许多,则可
透过 a priori 已知配合 a 的量测来推得 m。F 与 m 的 dispersion 则或许可以
透过使用者输入来增加准确度。
另外就是额外考量跃起前蹲下与落地後蹲下这两段。或许跃起的 F,与蹲下的 F'、F"
的比例与身体质量存在某种关系(F'、F" 会反映在测得的 a 上),可以用来修正
测量结果。
不管怎样,这两个想法都已经偏离本来的物理问题形式了。我只是很好奇有没有
可能真的这样去间接量测体重以及量测结果的准确度。
再来,这两个想法都需要一个已知的质量标准,
也就是说只有加速度是没办法推得质量的,就跟羽毛与铁鎚一样。
※ 引述《polymerase (桥南荀令过,十里送衣香)》之铭言:
: 标题: [问题] 从跳起来的加速度算体重
: 时间: Fri Oct 16 12:11:59 2015
:
:
: 【出处】
: 自己想的
:
: 【题目】
: 把accelerometer贴在我肚脐(靠近质心)上,然後我垂直跳起来,滞空,落地。
: 是不是绝对不可能由accelerometer的讯号算出我的体重?
:
: 【瓶颈】
: 我唯一拥有的数据就是加速度的时间序列, a(t),假设取样频率够快。
: 所以我可以积分得到我离地时的Vo,以及我花多少时间加速到Vo,要是我知道我的
: 大腿施多少Force,那就可以算出我的体重。可惜我没有度量大腿的Force
:
: 当a(t)=0,就可以得到我的滞空时的时间点, t_top
:
: 在顶点後,我会花sqrt(2H/g)落地。
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: 我思量许久,似乎没有办法藉由a(t)算出我的体重,是吗?
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: 推 TellthEtRee: 嗯嗯 只要完美模仿你的轨迹(x y z t)就行了 比如跷 10/16 18:52
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: → TellthEtRee: 步复制你的肚脐轨迹 虽然说 离开地面後 加速度就是g 10/16 18:52
: → TellthEtRee: 但离地之前 以不同的质量构成机构完美模仿你的轨迹 10/16 18:52
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