قوة التأثير على كعب العداء ورجله أثناء الجري: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

بالنسبة لمشروعي ، كنت أرغب في اختبار مقدار القوة التي يتعرض لها كعب العداء ورجله ، وما إذا كانت أحذية الجري الجديدة تقلل من القوة حقًا. مقياس التسارع هو جهاز يكتشف التسارع في المحاور X و Y و Z. يتم قياس التسارع بوحدة G-Force ، حيث تعادل G-Force تسارع الجاذبية على الأرض الذي تشهده كل الأشياء في جميع الأوقات. أنا أستخدم مقياس التسارع هذا لاختبار مقدار قوى G التي تجربتها مع الكعب والساق أثناء الجري ، وما إذا كان هناك فرق بين الأحذية الأحدث والأقدم. هناك الكثير من المفاهيم الخاطئة الشائعة حول الحاجة إلى أحذية جري جديدة. يعتقد الكثير من الناس أن Nike تكذب عليك عندما يطلبون منك شراء حذاء جديد كل 500 كيلومتر. ستخبرك شركات أحذية الجري والمتاجر القائمة على الجري ، مثل Poulsbo run (متجر الركض المحلي الخاص بي) على سبيل المثال ، أنك ستؤذي نفسك إذا لم تقم باستبدال حذائك كثيرًا. ومع ذلك ، لست متأكدًا مما إذا كان هذا صحيحًا تمامًا ، وبالتالي قررت أنني سأختبره بنفسي. سبب إصابات الجري هذه التي يخبرونك أنك ستحصل عليها إذا لم يكن لديك حذاء جديد ، مشتق من مقدار القوة التي تتعرض لها ساقك وكعبك. يقولون إن الأحذية الجديدة تقلل القوة بشكل أفضل من الأحذية القديمة ، لكنني لست مقتنعًا بصحة ذلك. سيكون هذا المشروع مفيدًا لكثير من الأشخاص خاصة أولئك المعرضين للإصابات ذات الصلة ، وأولئك الذين يرغبون في معرفة المزيد عنها. سيحدد مشروعي ما إذا كانت هذه الشركات تقول الحقيقة ، أم أنها تحاول فقط إقناعك بطرد زوج آخر من بنجامين.

اللوازم

1x اردوينو أونو

1x Sparkfun adxl377 التسارع

1x لوح الخبز

1x العديد من الأسلاك الطائر

زر 1x

1x ليد

مقاومات 2x 10 كيلو

2x 30 كيلو مقاومات

6x أسلاك بطول ساق العداء تقريبًا

كمبيوتر محمول 1x يمكنه تشغيل Arduino IDE

المكونات الإضافية المطلوبة للبناء الثانوي:

1x شاشة LCD

1x الجهد

1x العديد من أسلاك العبور

الخطوة 1: البناء الأولي الخاص بي

كان بنائي الأولي دليلًا على المفهوم. أردت التأكد من أن هذا المشروع كان ممكنًا قبل أن أبدأ في استثمار الوقت والمال فيه. لقد استخدمت مقياس التسارع ، Arduino ، وأربعة أسلاك توصيل ، وجهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بي الذي كان يشغل الكود. كان إثبات المفهوم هذا مهمًا جدًا لأنني تعلمت بعض الدروس القيمة فيما يتعلق بالكود. الأهم من ذلك ، علمت أن هذا المشروع كان ممكنًا.

الخطوة 2: البناء الثانوي

أولاً وقبل كل شيء ، أود أن أقول إن هذا البناء لم يكن ضروريًا للبناء النهائي ، وهو يتطلب بعض المكونات الإضافية ، لذا فإن هذه الخطوة اختيارية تمامًا. لقد أضفت شاشة عرض بلورية سائلة (LCD) بحيث يمكن أن تعطيني قيم قوة G على جهاز كمبيوتر بدون Arduino IDE. قبل هذا البناء ، كنت بحاجة إلى Arduino IDE والرمز لأتمكن من تلقي بيانات الإخراج من مقياس التسارع. باستخدام هذا التصميم الجديد ، يمكنني تشغيل Arduino من أي مصدر طاقة ، ولا يجب أن يكون جهاز كمبيوتر. أضفت أيضًا مقياس جهد حتى أتمكن من ضبط الإضاءة الخلفية على شاشة LCD. قد يكون هذا مفيدًا إذا كنت سأستخدمه في الخارج وكانت الشمس مشرقة على الشاشة. لقد كنا جميعًا في موقف تحاول فيه استخدام هاتفك الذكي بالخارج ولكن ضوء الشمس يجعل من الصعب رؤية الشاشة. لذلك تحاول أن تحجب الشمس بيدك ، أو تدير ظهرك للشمس لتحاول حجبها. هناك طريقة أخرى لإصلاح هذه المشكلة الشائعة وهي زيادة سطوع الشاشة ، وهذا هو بالضبط ما يوجد من أجله مقياس الجهد. لن أتمكن من رؤية بيانات الإخراج جيدًا ، لكن يمكنني ضبط الإضاءة الخلفية حتى أتمكن من رؤيتها تمامًا. يمكن أن يكون ضبط الإضاءة الخلفية مفيدًا في حالات أخرى أيضًا.

الخطوة 3: البناء الثالث والأخير

بالنسبة إلى بنائي الثالث والأخير ، جمعت أفضل سمات جميع البنيات السابقة في لوحة واحدة. انتهى بي الأمر بوحدة مصقولة ومضغوطة للغاية ، وكانت الأسلاك الطويلة قادرة على الجري أسفل ساقي دون إعاقة شكلي. أضفت زرًا حتى أتمكن من البدء في جمع البيانات وإيقافها في أي وقت. كان هذا أمرًا بالغ الأهمية للحصول على بيانات جيدة لأنني سأتمكن من البدء في التجميع بمجرد أن أبدأ الجري ، وبمجرد أن أتوقف. لذلك فإن جميع البيانات التي تم جمعها تتعلق بالتجربة الفعلية. لقد أضفت أيضًا مؤشرًا ضوئيًا حتى أعرف متى كانت عملية جمع البيانات قيد التشغيل ، أو عند إيقاف تشغيلها. لقد حقق هذا البناء النهائي نجاحًا كبيرًا ، وكان هذا بالضبط ما كنت أتمناه.

الخطوة 4: مشكلة في إطلاق النار ، وبعض المشاكل التي واجهتها على طول الطريق

لقد واجهت العديد من المشاكل مع المشروع. بالنسبة لأول مقياس تسارع لدي ، كان من الصعب جدًا الحصول على الأسلاك والتشفير والتصميم والبيانات لتكون صحيحة. كان التصميم صعبًا للغاية لأن لدي الكثير من القيود ، على سبيل المثال مدى ثقلها أو حجمها. أحتاج إلى أن أكون قادرًا على الجري ، وأريد أن أكون قادرًا على تشغيل أقرب ما يكون إلى نموذج التشغيل العادي الخاص بي حتى تكون هذه التجربة دقيقة. كان الترميز أيضًا صعبًا للغاية وتطلب الكثير من حل المشكلات. واجهت صعوبة في قراءة كمية مناسبة من G من مقياس التسارع الخاص بي. يخرج mma8452q (مقياس التسارع الخاص بي) عند ثمانية جي. في بعض الأحيان عندما كنت بالكاد تلمس قدمي على الأرض ، كنت أقرأ ثمانية جي وهذا ببساطة غير صحيح ، لأنه مرتفع للغاية. بعد بعض المشاكل في إطلاق النار وإعادة الترميز ، تمكنت من تصحيح القياس.

الخطوة 5: الرمز الخاص بي

لقد استخدمت أحد الأمثلة من مكتبة Sparkfun ، وأضفت أيضًا زرًا ، و LED بنفسي. كان هذا بسيطًا جدًا نظرًا لوجود أمثلة على كل شيء في هذا المشروع ، ولكن عليك الجمع بين أكثر من واحد معًا

الخطوة السادسة: الخاتمة وتحليل البيانات

أرى هذا المشروع على أنه نجاح كبير. لقد أنجزت كل أهدافي تقريبًا ، إن لم يكن كلها. تمكنت من الحصول على الكثير من البيانات المفيدة للغاية. لقد تعلمت الكثير عن الترميز ، والأسلاك ، ومكونات Arduino الإلكترونية ، وبناء نظام معياري مضغوط ، وقوة G ، والتشغيل. الآن إما قبول أو رفض بياني من الفقرة الافتتاحية ، والسبب الكامل لبدء هذا المشروع. أردت إثبات خطأ الشركات من خلال إظهار أنك لست بحاجة لشراء أحذية جديدة كل 500 كيلومتر. هل تقلل الأحذية الجديدة حقًا مقدار قوى G التي يتعرض لها كعب العداء ورجله أثناء الجري؟ الجواب نعم. لقد قارنت مقدار قوى G التي واجهها كعب كعبي في زوج من أحذية الجري الجديدة ، وأحذية الجري القديمة ، والشاحنات الصغيرة ، وكعنصر تحكم ، كنت أرتدي الجوارب فقط. لقد اكتشفت أنه في جواربي واجهت ما يصل إلى ثمانية جي. كان هذا هو نفس مقدار G's مثل الشاحنات ، وهو أمر متوقع. في أحذية الجري القديمة ، واجهت ما يصل إلى ستة جي. في المتسابقين الجدد ، لم أختبر أكثر من أربعة جي. كما نرى ، كان المتسابقون الجدد الأفضل في تقليل قوة التأثير ، وكانت الشاحنات الصغيرة هي الأسوأ (دون احتساب الجوارب لأنها كانت متغير التحكم). أعتقد أنه من خلال إعدادي الذي يقل عن عشرين دولارًا ، لا يمكنني دحض ما أثبتته شركة Nike البالغة 2.5 مليار دولار على مدار السنوات الخمس الماضية على البحث والتطوير. ربما سأقضي ثلاثين مرة في المرة القادمة وسنرى ما سيحدث بعد ذلك.