Siła uderzenia w piętę i nogę biegacza podczas biegu: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

W moim projekcie chciałem przetestować siłę, na jaką narażona jest pięta i noga biegacza, i czy nowe buty do biegania rzeczywiście zmniejszają siłę. Akcelerometr to urządzenie wykrywające przyspieszenie w osiach X, Y i Z. Przyspieszenie jest mierzone w siłach G, jedna siła G jest równoważna przyspieszeniu grawitacji na Ziemi, którego wszystkie rzeczy doświadczają przez cały czas. Używam tego akcelerometru, aby sprawdzić, ile sił G odczuwa moja pięta i noga podczas biegania oraz czy jest różnica między nowszymi a starszymi butami. Istnieje wiele powszechnych nieporozumień dotyczących konieczności posiadania nowych butów do biegania. Wiele osób uważa, że Nike okłamuje Cię, każąc kupować nowe buty co 500 kilometrów. Firmy zajmujące się obuwiem do biegania i sklepy z butami do biegania, takie jak Poulsbo Running (mój lokalny sklep do biegania), powiedzą Ci, że zrobisz sobie krzywdę, jeśli nie będziesz często wymieniać butów. Nie jestem jednak pewien, czy to do końca prawda, dlatego postanowiłem, że sam to przetestuję. Przyczyna tych urazów podczas biegania, o których mówią, że doznasz, jeśli nie masz nowych butów, wynika z siły, jakiej doświadczasz na nodze i pięcie. Mówią, że nowe buty lepiej zmniejszają siłę niż stare, ale nie jestem przekonany, że to prawda. Ten projekt będzie pomocny dla wielu osób, zwłaszcza tych, które są podatne na kontuzje związane z bieganiem, a także tych, które chciałyby dowiedzieć się o nich więcej. Mój projekt określi, czy te firmy mówią prawdę, czy tylko próbują nakłonić cię do wyrzucenia kolejnej pary Benjaminów.

Kieszonkowe dzieci

1x Arduino

1x akcelerometr Sparkfun adxl377

1x deska do chleba

1x wiele przewodów połączeniowych

1x przycisk

1x dioda LED

2x rezystory 10k

2x rezystory 30k

6x drutów, które są w przybliżeniu długością nogi biegacza

1x laptop z obsługą Arduino IDE

Dodatkowe komponenty potrzebne do dodatkowej wersji:

1x ekran LCD

1x potencjometr

1x dużo więcej przewodów połączeniowych

Krok 1: Moja początkowa kompilacja

Moja początkowa konstrukcja była dowodem koncepcji. Chciałem się upewnić, że ten projekt jest możliwy, zanim zacznę w niego inwestować czas i pieniądze. Użyłem akcelerometru, Arduino, czterech zworek i laptopa, który uruchamiał kod. Ten dowód koncepcji był bardzo ważny, ponieważ nauczyłem się kilku cennych lekcji dotyczących kodu. Co najważniejsze, dowiedziałem się, że ten projekt jest możliwy.

Krok 2: Kompilacja wtórna

Przede wszystkim chcę powiedzieć, że ta kompilacja nie była konieczna do ostatecznej kompilacji i wymaga dodatkowych komponentów, więc ten krok jest całkowicie opcjonalny. Dodałem wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD), aby mógł podawać mi wartości siły G na komputerze bez Arduino IDE. przed tą kompilacją musiałem mieć Arduino IDE i kod, aby móc odbierać dane wyjściowe z akcelerometru. Dzięki tej nowej konstrukcji mogę uruchomić Arduino z dowolnego źródła zasilania, nie musi to być nawet komputer. Dodałem też potencjometr dzięki czemu mogłem regulować podświetlenie na LCD. Mogłoby się to przydać, gdybym używał go na zewnątrz, a na ekranie świeciło słońce. Wszyscy byliśmy w sytuacji, gdy próbujesz używać smartfona na zewnątrz, ale światło słoneczne utrudnia dostrzeżenie ekranu. Więc próbujesz zablokować słońce ręką lub odwracasz się do niego plecami, aby spróbować je zablokować. Innym sposobem rozwiązania tego powszechnego problemu jest zwiększenie jasności ekranu i właśnie do tego służy potencjometr. Nie byłbym w stanie bardzo dobrze zobaczyć danych wyjściowych, ale mogłem dostosować podświetlenie tak, abym mógł je doskonale widzieć. Regulacja podświetlenia może się przydać również w innych przypadkach.

Krok 3: Trzecia i ostateczna kompilacja

W moim trzecim i ostatnim buildzie połączyłem wszystkie najlepsze atrybuty wszystkich moich poprzednich buildów na jednej planszy. Skończyło się na bardzo wyrafinowanym i kompaktowym module, a długie przewody były w stanie spływać po mojej nodze, nie utrudniając formy. Dodałem przycisk, aby móc rozpocząć i zatrzymać zbieranie danych w dowolnym momencie. Było to bardzo ważne dla uzyskania dobrych danych, ponieważ mogłem zacząć zbierać, gdy tylko zacząłem biegać i jak tylko przestanę. Dlatego wszystkie zebrane dane dotyczyły samego eksperymentu. Dodałem również diodę LED, aby wiedzieć, kiedy zbieranie danych jest włączone, a kiedy jest wyłączone. Ta ostateczna konstrukcja zakończyła się wielkim sukcesem i było to dokładnie to, na co liczyłem.

Krok 4: Rozwiązywanie problemów i niektóre problemy, które miałem po drodze

Miałem wiele problemów z projektem. W przypadku jednego z moich pierwszych akcelerometrów bardzo trudno było uzyskać prawidłowe okablowanie, kodowanie, projekt i dane. Projekt był bardzo trudny, ponieważ mam wiele ograniczeń, na przykład jak ciężki jest lub jak duży jest. Aby ten eksperyment był dokładny, muszę być w stanie biegać i chcę, aby był jak najbliższy mojej zwykłej formie biegania. Kodowanie było również bardzo trudne i wymagało wielu problemów. Miałem problem z odczytaniem odpowiedniej ilości G z mojego akcelerometru. Mma8452q (mój akcelerometr) osiąga limit ośmiu G. Czasami, gdy ledwo dotykałem stopą podłogi, odczytywałem osiem G, a to po prostu niepoprawne, ponieważ jest o wiele za wysokie. Jednak po kilku problemach i ponownym kodowaniu udało mi się uzyskać prawidłowe skalowanie.

Krok 5: Mój kod

Skorzystałem z jednego z przykładów z biblioteki Sparkfun, a także dodałem przycisk i sam LED. to było całkiem proste, ponieważ w tym projekcie są przykłady wszystkiego, jednak musisz połączyć więcej niż jeden razem

Krok 6: Wnioski i analiza danych

Uważam ten projekt za duży sukces. Osiągnąłem prawie wszystkie, jeśli nie wszystkie, moje cele. Udało mi się uzyskać wiele bardzo użytecznych danych. Wiele się nauczyłem o kodowaniu, okablowaniu, komponentach elektronicznych Arduino, budowaniu kompaktowego systemu modułowego, sile G i bieganiu. Teraz albo zaakceptować, albo odrzucić moje oświadczenie z akapitu otwierającego i cały powód, dla którego zacząłem ten projekt. Chciałem udowodnić firmom, że się mylili, pokazując, że nie trzeba kupować nowych butów co 500 kilometrów. Czy nowe buty naprawdę zmniejszają siłę przeciążenia, której doświadcza pięta i noga biegacza podczas biegania? Odpowiedź brzmi tak. Porównałem ilość sił przeciążenia, których doświadczyła moja pięta w nowych butach do biegania, starych butach do biegania, furgonetkach i jako kontrola, po prostu nosząc skarpetki. Zauważyłem, że w moich skarpetkach doświadczyłem do ośmiu G. To była taka sama ilość G jak furgonetki, czego należy się spodziewać. W starych butach do biegania doświadczyłem do sześciu G. w nowych biegaczach doświadczyłem nie więcej niż czterech G. Jak widać, nowi biegacze najlepiej redukowali siłę uderzenia, a furgonetki najgorzej (nie licząc skarpet, bo to była zmienna kontrolna). Wydaje mi się, że przy mojej konfiguracji poniżej dwudziestu dolarów nie mogę zaprzeczyć, co udowodniło im 2,5 miliarda dolarów, które Nike wydał w ciągu ostatnich pięciu lat na badania i rozwój. Może następnym razem spędzę trzydzieści i zobaczymy, co się wtedy stanie.