Forța de impact asupra călcâiului și piciorului unui alergător în timpul alergării: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Pentru proiectul meu, am vrut să testez cantitatea de forță la care este expus călcâiul și piciorul unui alergător și dacă pantofii de alergare noi chiar reduc forța. Un accelerometru este un dispozitiv care detectează accelerația în axele X, Y și Z. Accelerația este măsurată în forțe G, o forță G este echivalentă cu accelerația gravitației pe pământ pe care toate lucrurile o experimentează în orice moment. Folosesc acest accelerometru pentru a testa cantitatea de forțe G pe care o experimentez călcâiul și piciorul în timpul alergării și dacă există o diferență între pantofii mai noi și mai vechi. Există o mulțime de concepții greșite frecvente cu privire la necesitatea unor pantofi de alergare noi. Mulți oameni cred că Nike te minte atunci când îți spun să iei pantofi noi la fiecare 500 de kilometri. Companiile de încălțăminte pentru alergare și magazinele bazate pe alergare, cum ar fi Poulsbo running (magazinul meu local de alergare), de exemplu, vă vor spune că vă veți face rău dacă nu vă înlocuiți des pantofii. Cu toate acestea, nu sunt sigur dacă acest lucru este complet adevărat și, prin urmare, am decis să îl testez singur. Cauza acestor leziuni de alergare pe care vi le spun că veți obține dacă nu aveți pantofi noi, sunt derivate din cantitatea de forță pe care o experimentează piciorul și călcâiul. Se spune că pantofii noi reduc forța mai bine decât pantofii vechi, dar nu sunt convins că acest lucru este adevărat. Acest proiect va fi util pentru o mulțime de oameni, în special pentru cei care sunt predispuși la alergarea accidentelor asociate și pentru cei care ar dori să afle mai multe despre ei. Proiectul meu va stabili dacă aceste companii spun adevărul sau dacă încearcă doar să vă determine să scoateți din joc un alt cuplu de Benjamini.

Provizii

1x Arduino uno

1x accelerometru Sparkfun adxl377

1x pâine

1x multe fire jumper

1x buton

1x LED

2x rezistențe de 10k

2x rezistențe de 30k

6x fire care au aproximativ lungimea piciorului alergătorului

1x laptop care poate rula Arduino IDE

Componente suplimentare necesare pentru construcția secundară:

1x ecran LCD

1x potențiometru

1x mai multe fire jumper

Pasul 1: Construcția mea inițială

Construcția mea inițială a fost o dovadă a conceptului. Am vrut să mă asigur că acest proiect este posibil înainte de a începe să investesc timp și bani în el. Am folosit un accelerometru, Arduino, patru fire jumper și laptopul meu care rulează codul. Această dovadă a conceptului a fost foarte importantă, deoarece am învățat câteva lecții valoroase în ceea ce privește codul. Cel mai important, însă, am aflat că acest proiect este posibil.

Pasul 2: Construire secundară

În primul rând, vreau să spun că această versiune nu a fost necesară pentru construcția finală și necesită câteva componente suplimentare, deci acest pas este complet opțional. Am adăugat pe un ecran cu cristale lichide (LCD), astfel încât să-mi poată da valorile forței G pe un computer fără ID-ul Arduino. înainte de această construcție am avut nevoie de IDE-ul Arduino și codul pentru a putea primi datele de ieșire de pe accelerometru. Cu această nouă versiune pot rula Arduino de la orice sursă de energie, nici măcar nu trebuie să fie un computer. Am adăugat și un potențiometru, astfel încât să pot regla lumina de fundal de pe ecranul LCD. Acest lucru s-ar putea dovedi util dacă aș folosi-o afară și soarele strălucea pe ecran. Cu toții am fost în situația în care încercați să utilizați smartphone-ul în exterior, dar lumina de la soare îngreunează vizualizarea ecranului. Așadar, încercați să blocați soarele cu mâna sau întoarceți spatele la soare pentru a încerca să-l blocați. O altă modalitate de a remedia această problemă obișnuită este de a crește luminozitatea ecranului și tocmai pentru asta există potențiometrul. Nu aș putea vedea datele de ieșire foarte bine, dar aș putea regla lumina de fundal astfel încât să o pot vedea perfect. Reglarea luminii de fundal ar putea fi utilă și în alte cazuri.

Pasul 3: A treia și ultima versiune

Pentru a treia și ultima mea versiune am combinat toate cele mai bune atribute ale tuturor versiunilor mele anterioare într-o singură placă. Am ajuns cu un modul foarte rafinat și compact, iar firele lungi au reușit să-mi curgă piciorul fără să-mi împiedice forma. Am adăugat un buton pentru a putea începe și opri colectarea datelor în orice moment. Acest lucru a fost foarte crucial pentru obținerea unor date bune, deoarece aș putea începe să colectez imediat ce am început să rulez și imediat ce m-am oprit. Prin urmare, toate datele colectate se refereau la experimentul propriu-zis. Am adăugat, de asemenea, un LED, astfel încât să știu când a fost pornită colectarea datelor sau când a fost oprită. Această construcție finală a ajuns să fie un mare succes și a fost exact ceea ce speram.

Pasul 4: Depanare și câteva probleme pe care le-am avut pe parcurs

Am avut multe probleme cu proiectul. Pentru primul meu accelerometru, a fost foarte dificil să obțin cablurile, codarea, proiectarea și datele să fie corecte. Designul a fost foarte dificil, deoarece am o mulțime de restricții, de exemplu cât de grea este sau cât de mare este. Trebuie să pot rula și vreau să pot rula cel mai aproape de formularul meu obișnuit de rulare pentru ca acest experiment să fie corect. Codificarea a fost, de asemenea, foarte dificilă și a necesitat o mulțime de probleme de depanare. Am avut probleme cu citirea unei cantități adecvate de G din accelerometru. Mma8452q (accelerometrul meu) se oprește la opt G. Uneori, când abia atingeam piciorul pe podea, citeam opt G și asta este pur și simplu incorect, deoarece este mult prea înalt. Cu toate acestea, după câteva probleme de fotografiere și recodare, am reușit să obțin scalarea corectă.

Pasul 5: Codul meu

Am folosit unul dintre exemplele din biblioteca Sparkfun și am adăugat, de asemenea, un buton și un LED. acest lucru a fost destul de simplu, deoarece există exemple de toate în acest proiect, totuși trebuie să combinați mai mult de unul împreună

Pasul 6: Concluzie și analiza datelor

Văd acest proiect ca fiind un mare succes. Mi-am îndeplinit aproape toate obiectivele, dacă nu chiar toate. Am putut obține o mulțime de date foarte utilizabile. Am învățat multe despre codificare, cablare, componentele electronice ale Arduino, construirea unui sistem modular compact, forța G și funcționarea. Acum, fie să acceptați, fie să respingeți declarația mea din paragraful meu de deschidere, și tot motivul pentru care am început acest proiect. Am vrut să dovedesc greșitul companiilor arătând că nu este nevoie să cumpărați pantofi noi la fiecare 500 de kilometri. Într-adevăr, pantofii noi reduc cantitatea de forțe G pe care o experimentează călcâiul și călcâiul unui alergător în timpul alergării? Raspunsul este da. Am comparat cantitatea de forțe G pe care a experimentat-o călcâiul într-o pereche de pantofi de alergare noi, pantofi de alergare vechi, camionete și, ca element de control, eu purtau doar șosete. Am constatat că în șosete am experimentat până la opt G. Aceasta era aceeași cantitate de G-uri ca și camionetele, ceea ce este de așteptat. În pantofii de alergare vechi am experimentat până la șase G. la noii alergători, nu am experimentat mai mult de patru G. După cum putem vedea, noii alergători au fost cei mai buni la reducerea forței de impact, iar camionetele au fost cele mai rele (fără a lua în calcul șosetele, deoarece a fost variabila de control). Presupun că, cu configurația mea sub douăzeci de dolari, nu pot respinge ceea ce au dovedit pentru ei cei 2,5 miliarde de dolari pe care Nike i-a cheltuit în ultimii cinci ani pentru cercetare și dezvoltare. Poate că voi petrece treizeci data viitoare și vom vedea ce se va întâmpla atunci.