Десятиклассник Тимур сконструировал простой акселерометр — прибор для измерения ускорения. Упругая пластинка жёстко закреплена вертикально в основании прибора, остальные параметры устройства указаны на схеме. В конструкции Тимур использовал тензодатчик — тонкую проволочку, сопротивление которой меняется при изгибе пластинки. В состоянии покоя пластинка вертикальна, сопротивление тензодатчика R₀ = 150 Ом.
Когда прибор движется с ускорением a, грузик по инерции отклоняется, пластинка изгибается, тензодатчик растягивается или сжимается. Принцип работы и зависимость сопротивления от ускорения показаны на схеме. При этом s = 0.8 Ом/(м/с²). Тензодатчик включён в цепь, как показано на рисунке. Ток, измеряемый миллиамперметром, пересчитывается, и на шкале отображается ускорение в м/с². Через амперметр проходит ток 41,5 мА. Как двигается автомобиль?
Разгоняется вправо
Разгоняется влево
Тормозит, двигаясь вправо
Тормозит, двигаясь влево
Двигается равномерно вправо
Двигается равномерно влево
Напряжение источника U = 6 В. При отклонении грузика влево (тензодатчик растягивается): R(a) = R₀ + s · a. При отклонении грузика вправо (тензодатчик сжимается): R(a) = R₀ − s · a. При a = 0 (состояние покоя): R = R₀.
По закону Ома сопротивление тензодатчика:
Так как сопротивление меньше сопротивления в покое, грузик отклонился вправо, а ускорение направлено вправо:
Ускорение направлено вправо. По одному только направлению ускорения нельзя определить направление движения автомобиля.
Ускорение направлено вправо, если автомобиль разгоняется вправо или тормозит, двигаясь влево. Чтобы выбрать один из этих вариантов, нужно знать направление скорости.
Разгоняется вправо или тормозит, двигаясь влево.
