ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСТВО

КАК ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНКА ИЗМЕРЯЕТ УСКОРЕНИЕ

Редставьте себе следующий довольно обычный случай из повседневной жизни.

...По улице движется трамвай. Внезапно вожатый за­мечает на линии зазевавшегося пешехода; он быстро вы­ключает ток и поворачивает рукоятку тормоза. Движение трамвая мгновенно замедляется; пробежав несколько метров, он останавливается. В этот момент пассажиры ощущают резкий толчок вперёд, по ходу вагона.

Убедившись, что опасность миновала, вожатый снова включает ток, и трамвай трогается, набирая скорость. При этом пассажиры вторично испытывают толчок, но те­перь в сторону, обратную движению вагона.

В обоих случаях рывки, которые испытывали пасса­жиры, были вызваны силой, обусловленной инерцией (инерция — свойство тел сохранять состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения). Инерцией объясняется и движение трамвая при выключенном мо­торе. Влияние инерции не исчерпывается одним этим примером. С ней человек встречается на каждом шагу. Часто можно наблюдать, как движется с разгона автомо­биль с выключенным мотором или, не работая педалями, едет велосипедист. Их движение также обусловлено инерцией.

Чем больше масса тела, то-есть количество вещества в нём, тем больше и инерция. Тяжёлый вагон труднее сдвинуть с места или затормозить, чем лёгкую тележку. Поэтому иногда говорят, что масса — это мера инерции тел.

Между массой тела, его ускорением (приростом ско­рости за одну секунду) или замедлением (потерей ско­рости за одну секунду) и силой инерции существует пря­мая зависимость. Чем больше масса тела и его ускоре­ние (или замедление), тем больше эта сила. Такой закон механики иногда формулируют следующим образом: сила равна произведению массы на ускорение.

Непрерывный рост скоростей современных машин при­даёт особую важность вопросам измерения ускорений. Конструктор самолёта, зная возможную величину ускоре­ния, рассчитывает, какие силы инерции будут воздейство­вать на машину в полёте, и отсюда находит необходимую прочность деталей. Правильность расчёта проверяется за­тем лётчиком-испытателем, испытывающим опытный об­разец самолёта в полёте. При выходе из пикирования, то - есть из крутого, почти отвесного падения, самолёт резко теряет скорость; в этот момент детали машины и организм лётчика подвергаются громадной нагрузке, которая вы­
звана инерцией. Чтобы исключить возможность разруше­ния самолёта, необходимо знать величину допустимого ускорения. Эта величина и устанавливается во время испытательного полёта.

Ускорение можно рассчитать, зная массу какого-либо тела и силу, действующую на него при движении с этим ускорением. Последнюю нетрудно измерить, например, с помощью пружинных весов или любого устройства для измерения давлений. На этом и основан принцип действия акселерографов — приборов, измеряющих величину уско­рения.

Подобно манометрам акселерографы могут быть раз­личных типов. Посмотрим, как устроен и работает пье­зоэлектрический аксе­лерограф, схематичес­ки изображённый на рис. 26.

Внутри камеры (корпуса) акселерогра­фа подвешен на жёст­ких пружинах груз, мас­са которого заранее известна. При измере­ниях камера переме­щается вместе с испы­туемым телом (поез­дом, СаМОЛётОМ И т. Д.). ои. эдсис 1 оу 1ищ<ал па Аруз

В результате инерции, передаётся через пружины пьезо­электрическому манометру. Под действием этой силы на электродах манометра выделяются электрические заряды, величина которых пропорциональна силе, а следовательно, и ускорению.

С помощью пьезоэлектрических акселерографов мож­но не только измерять ускорения, но решать и ещё более сложные задачи. Об одной из этих задач мы сейчас и рас­скажем.