Qu'est-ce que c'est ?
Activités scientifiques sur ce thème
Les accéléromètres sont couramment utilisés dans les appareils électroniques portables, tels que les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables, pour détecter la position de l'appareil et changer l'orientation de l'écran en conséquence. Ils sont également utilisés dans les dispositifs de navigation, les jouets et les drones pour détecter les mouvements et les changements de direction.
Les premiers accéléromètres ont été inventés au début du 20ème siècle et ont été utilisés pour mesurer l'accélération et la vibration dans les applications industrielles et militaires. Ils utilisaient des ressorts et des masses en mouvement pour détecter l'accélération. Par exemple, l'accéléromètre de torsion à ressort, inventé en 1920 par le physicien allemand Albert Kahmen, utilisait un ressort et une masse en mouvement pour détecter l'accélération.
Au cours des années 1960 et 1970, les accéléromètres électromécaniques ont commencé à être utilisés, qui utilisaient des capteurs électriques pour mesurer l'accélération au lieu de mécanismes mécaniques. Ces accéléromètres électromécaniques ont été utilisés dans les systèmes de guidage de missiles et de véhicules spatiaux, ainsi que dans les instruments de mesure de l'accélération en génie civil et en mécanique des sols.
Aujourd'hui, la plupart des accéléromètres sont des capteurs électroniques miniaturisés, qui utilisent des technologies de micro-machines pour mesurer l'accélération. Ces capteurs sont largement utilisés dans les appareils électroniques portables, les dispositifs de navigation et les capteurs de mouvement industriels.
L'accélération, que l'accéléromètre mesure, décrit la variation de vitesse d'un objet. Elle peut être calculée soit à partir de la vitesse de l'objet, soit en utilisant la deuxième loi de Newton qui relie la force exercée sur un objet à son accélération. Les accéléromètres modernes utilisent cette dernière méthode, souvent par l'intermédiaire de dispositifs mécaniques comme les ressorts et les condensateurs pour mesurer indirectement la force et donc l'accélération.
Dans le processus de mesure de l'accélération par un accéléromètre, un système ingénieux utilisant à la fois un ressort et un condensateur est mis en œuvre. Lorsque le smartphone se déplace, une petite masse attachée au ressort reste initialement en place par inertie, entraînant un changement dans la longueur du ressort, noté x. Cette modification de la longueur génère une force de rappel proportionnelle à l'allongement du ressort (F = kx, où k est la raideur du ressort et x le déplacement). Selon la deuxième loi de Newton, cette force entraîne une accélération de la masse (F = ma, où a est l'accélération et m la masse), permettant ainsi de calculer l'accélération (a = kx/m). Pour mesurer le déplacement x, les accéléromètres exploitent les propriétés des condensateurs, dont la capacité de stockage est inversement proportionnelle à la distance entre les plaques. En connectant une plaque du condensateur au mobile et l'autre à la masse reliée au ressort, on peut estimer cette distance en calculant la capacité du condensateur, ce qui permet de déduire l'accélération. Cette méthode, combinant ressort et condensateur, est couramment utilisée dans la technologie des accéléromètres pour fournir des mesures précises de l'accélération.
La technologie MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) a permis de miniaturiser ces capteurs pour les intégrer dans les smartphones. Ces dispositifs mesurent non seulement l'accélération due à la gravité (accélération absolue) mais permettent également, après correction, de déterminer l'accélération linéaire, c'est-à-dire l'accélération sans l'effet de la gravité. La précision et la calibration sont essentielles pour assurer la fiabilité des mesures, bien que pour de nombreuses applications courantes, une précision extrême ne soit pas nécessaire.
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Les accéléromètres sont couramment utilisés dans les appareils électroniques portables, tels que les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables, pour détecter la position de l'appareil et changer l'orientation de l'écran en conséquence. Ils sont également utilisés dans les dispositifs de navigation, les jouets et les drones pour détecter les mouvements et les changements de direction.
Les premiers accéléromètres ont été inventés au début du 20ème siècle et ont été utilisés pour mesurer l'accélération et la vibration dans les applications industrielles et militaires. Ils utilisaient des ressorts et des masses en mouvement pour détecter l'accélération. Par exemple, l'accéléromètre de torsion à ressort, inventé en 1920 par le physicien allemand Albert Kahmen, utilisait un ressort et une masse en mouvement pour détecter l'accélération.
Au cours des années 1960 et 1970, les accéléromètres électromécaniques ont commencé à être utilisés, qui utilisaient des capteurs électriques pour mesurer l'accélération au lieu de mécanismes mécaniques. Ces accéléromètres électromécaniques ont été utilisés dans les systèmes de guidage de missiles et de véhicules spatiaux, ainsi que dans les instruments de mesure de l'accélération en génie civil et en mécanique des sols.
Aujourd'hui, la plupart des accéléromètres sont des capteurs électroniques miniaturisés, qui utilisent des technologies de micro-machines pour mesurer l'accélération. Ces capteurs sont largement utilisés dans les appareils électroniques portables, les dispositifs de navigation et les capteurs de mouvement industriels.
L'accélération, que l'accéléromètre mesure, décrit la variation de vitesse d'un objet. Elle peut être calculée soit à partir de la vitesse de l'objet, soit en utilisant la deuxième loi de Newton qui relie la force exercée sur un objet à son accélération. Les accéléromètres modernes utilisent cette dernière méthode, souvent par l'intermédiaire de dispositifs mécaniques comme les ressorts et les condensateurs pour mesurer indirectement la force et donc l'accélération.
Dans le processus de mesure de l'accélération par un accéléromètre, un système ingénieux utilisant à la fois un ressort et un condensateur est mis en œuvre. Lorsque le smartphone se déplace, une petite masse attachée au ressort reste initialement en place par inertie, entraînant un changement dans la longueur du ressort, noté x. Cette modification de la longueur génère une force de rappel proportionnelle à l'allongement du ressort (F = kx, où k est la raideur du ressort et x le déplacement). Selon la deuxième loi de Newton, cette force entraîne une accélération de la masse (F = ma, où a est l'accélération et m la masse), permettant ainsi de calculer l'accélération (a = kx/m). Pour mesurer le déplacement x, les accéléromètres exploitent les propriétés des condensateurs, dont la capacité de stockage est inversement proportionnelle à la distance entre les plaques. En connectant une plaque du condensateur au mobile et l'autre à la masse reliée au ressort, on peut estimer cette distance en calculant la capacité du condensateur, ce qui permet de déduire l'accélération. Cette méthode, combinant ressort et condensateur, est couramment utilisée dans la technologie des accéléromètres pour fournir des mesures précises de l'accélération.
La technologie MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) a permis de miniaturiser ces capteurs pour les intégrer dans les smartphones. Ces dispositifs mesurent non seulement l'accélération due à la gravité (accélération absolue) mais permettent également, après correction, de déterminer l'accélération linéaire, c'est-à-dire l'accélération sans l'effet de la gravité. La précision et la calibration sont essentielles pour assurer la fiabilité des mesures, bien que pour de nombreuses applications courantes, une précision extrême ne soit pas nécessaire.