No sólo obtengo la “forma” de la curva de aceleración del carro que choca, sino que también obtengo una aceleración máxima de –6,67 metros por segundo al cuadrado. Con esa aceleración y la masa del carro (0,566 kilogramo), obtenemos una fuerza de impacto máxima de 3,73 newtons.
Este no es exactamente el mismo valor que obtuve del sensor de fuerza, y está bien. Hay dos razones principales por las que la fuerza máxima es diferente con este método. Primero, solo recopilé un punto de posición cada 1/30 de segundo, porque la velocidad de cuadros de mi video era de 30 cuadros por segundo. Es completamente posible aumentar esta velocidad de cuadros, pero la mantuve en un valor normal porque eso es lo que normalmente se ve en videos reales.
El segundo problema es que cuando calculo la velocidad y luego la aceleración, en realidad encuentro un valor de aceleración para unos pocos puntos a la vez. Esto puede dar lugar a algunos pequeños errores que retrasan un poco el valor final.
Aún así, este método de video es genial. No es invasivo y puedes hacerlo después del hecho. Realmente solo necesitas un video. (También es útil conocer la masa del objeto).
Acelerómetro
Si no desea utilizar el análisis de video, hay otra forma de obtener los datos de aceleración (y luego usarlos para encontrar la fuerza). Es posible medir la aceleración directamente y probablemente tengas un dispositivo que pueda hacerlo ahora mismo: se llama teléfono inteligente. Su teléfono tiene un acelerómetro para que pueda medir cómo se mueve y se usa para cosas como lidar, realidad aumentadae incluso fotos de larga exposición.
En mi opinión, la mejor aplicación que te brinda datos de aceleración desde tu teléfono es PhyPhox. (Es gratis). De hecho, puedes obtener datos de todo los sensores de su teléfono con esta aplicación, como presión, campo magnético y rotación.
Pero de todos modos, ¿qué pasa si pego mi teléfono en el carrito chocando con la barrera? Aquí están los datos que obtengo:
Ilustración: Rhett Allain
De esto obtengo una aceleración máxima de 6,55 m/s2. Puedo encontrar nuevamente la fuerza de impacto máxima usando la masa del carro (más el iPhone, que aumenta la masa). Esto sitúa la fuerza más grande durante el impacto en 5,32 newtons.
Por supuesto, puedes medir la aceleración con sensores distintos a los de tu teléfono. De hecho, casi todos los automóviles modernos tienen algún tipo de acelerómetro que utiliza para determinar cuándo desplegar las bolsas de aire: cuando detecta altas aceleraciones durante el impacto. También puedes poner otros sensores de aceleración en el coche y medir la aceleración de diferentes puntos del vehículo. Esto produciría datos que indican cómo el automóvil se deforma o se mueve con respecto a sí mismo durante un choque.
Aquí tienes un experimento divertido y seguro que puedes probar en casa. Tome su teléfono con la aplicación PhyPhox y déjelo caer desde distancias muy cortas sobre una almohada mientras mide la aceleración. A continuación, intente dejar caer el teléfono desde la misma altura sobre otro objeto blando para comparar la aceleración del impacto. Con suerte, deberías descubrir que cuanto más suave sea el objetivo de aterrizaje, menor será el valor de la aceleración (y por lo tanto la fuerza) durante el impacto.