¿Podemos medir las tarifas en tiempo real?

Sé lo que significa decir que mi posición es "X" en un momento particular. Puedo tomar fácilmente una foto de mi movimiento y observar mi ubicación exacta en el instante en que se tomó la foto. Es decir, se puede medir mi posición instantánea .

Sin embargo, ¿podría alguna vez medir mi velocidad en un punto exacto en el tiempo? En el mejor de los casos, parece que solo puedo estimarlo en función de la derivada aproximada de mi posición o la integral aproximada de mi aceleración durante algún tiempo.

Sin embargo, cada uno de estos métodos requiere cierto tiempo para realizar el cálculo, e incluso entonces es solo aproximado. Tampoco me permite saber cuál es mi velocidad precisa en un momento exacto , es decir , no se informa mi velocidad instantánea .

Obviamente, tenemos dispositivos como velocímetros, tacómetros, sensores de calor y dinamómetros que aparentemente informan cantidades como la velocidad, el flujo de calor y la potencia en tiempo real. Pero realmente, ¿cómo podrían? Cada una de estas cantidades es en sí misma la derivada temporal de otra cantidad y, por lo tanto, requiere el paso del tiempo para estimarla (aunque la velocidad puede ser un mal ejemplo porque tenemos cosas como tubos pitot estáticos).

¿Estoy en lo correcto al suponer que los instrumentos basados ​​en tasas no están reportando en tiempo real? Y si esto es cierto, ¿podríamos alguna vez construir un dispositivo que midiera cantidades derivadas directamente? ¿Qué mediría exactamente?

¿Puedo decir lo obvio? Cada medición debe ocurrir durante un período de tiempo. Así que nunca podríamos medir la velocidad en un punto exacto en el tiempo más de lo que podríamos medir la posición en un punto exacto en el tiempo. ¡Pero puedes obtener una velocidad instantánea midiéndola en dos puntos en el tiempo! Aplique el teorema del valor medio y diga: "en algún momento entre t = 0,000 y t = 0,001, el automóvil se movía exactamente a 20 metros por segundo".
@NeuroFuzzy Distance no se mide a lo largo del tiempo, aunque puede llevar algo de tiempo realizar la medición.
@NeuroFuzzy Intenta calmarte. Claramente, si tengo que medir dos cantidades en dos puntos en el tiempo, entonces no estoy midiendo la cantidad entre ellos, estoy tomando un promedio. Estoy preguntando qué podemos medir directamente que sea proporcional a una cantidad nominal (como un diferencial de presión en un tubo pitot estático). Estoy principalmente interesado en sensores de flujo de calor y tacómetros, ya que no conozco ninguna cantidad análoga que pueda medirse directamente (aunque estoy aprendiendo a través de la investigación).
@BrysonS. Pero las dos medidas pueden garantizar una velocidad exacta en algún momento dentro de un intervalo. Eso está bastante bien y es contrario a la segunda oración de su tercer párrafo.

Respuestas (3)

Hace años, el velocímetro de un automóvil movía la aguja haciendo girar un imán. La rotación física del eje de transmisión hizo girar el cable dentro del conjunto. El cable giratorio está unido a un imán. La aguja está montada en un disco unido a un resorte que proporciona una contrafuerza de rotación. El imán giratorio intenta hacer girar el disco, pero el resorte proporciona una fuerza para detener el giro. Cuanto más rápido gira el imán, más fuerza se aplica al disco para hacerlo girar. Ver Wikipedia y la parte inferior de esta página .

Creo que es una medida de velocidad en tiempo real ya que en cualquier momento puedes indicar tu velocidad.

Además, el giro del cable del velocímetro giraría el dial para la cantidad de millas recorridas (es por eso que podría disminuir la cantidad de millas en el vehículo si lo conduce hacia atrás). Esta es una medida de distancia (la derivada de la velocidad) en tiempo real.

¿El voltaje reportado fue producido directamente por las RPM del motor, o estaba reportando la frecuencia de la corriente?
@BrysonS. Ni. Fue la rotación física del eje de transmisión lo que hizo girar el cable dentro del conjunto.
Pero, ¿cómo se traduce el movimiento del cable en la posición de la aguja? Uno es un movimiento, el otro una posición...
@BrysonS. El cable giratorio está unido a un imán. La aguja está montada en un disco unido a un resorte que proporciona una contrafuerza de rotación. El imán giratorio intenta hacer girar el disco, pero el resorte proporciona una fuerza para detener el giro. Cuanto más rápido gira el imán, más fuerza se aplica al disco para hacerlo girar. en.wikipedia.org/wiki/Speedometer#Eddy_current y al final de esta página edn.com/electronics-news/4386069/…
Esto es realmente lo que busco, la medición analógica de tasas. La configuración de corrientes de Foucault es en realidad un ejemplo perfecto de lo que estoy hablando. ¿Tiene alguna información sobre los sensores de flujo de calor? ¿Cómo miden el flujo de calor (W/m^2) en analógico?
@BrysonS. Creo que esa es otra pregunta, pero no, no estoy familiarizado con los sensores de flujo de calor.

Hay muchos dispositivos que pueden medir la tasa de una cantidad sin usar derivadas e integrales aproximadas. Voy a dar un ejemplo aquí:

  • tubo de Pitot

    El tubo de Pitot es un dispositivo utilizado para medir la velocidad de un cuerpo con respecto al flujo. Este dispositivo utiliza la ecuación de Bernoulli. Para calcular la velocidad con el tubo de Pitot, se debe conocer la presión total y la presión estática, que estas dos cantidades podrían medirse instantáneamente. Aquí puede encontrar más detalles sobre el tubo de Pitot.

  • Placa de orificio

    La placa de orificio se utiliza para medir el caudal másico o volumétrico. Este dispositivo también utilizó la ecuación de Bernoulli. Para medir la tasa de flujo másico (o tasa volumétrica) se debe conocer la presión del punto antes de la placa y del punto después de la placa. La medición de estas dos presiones es muy simple (por ejemplo, midiendo la altura de la columna de líquido). Se pueden encontrar más detalles en muchos libros y páginas web (por ejemplo, aquí ).

  • Alambre caliente

    Este dispositivo se utiliza para medir la velocidad de un flujo de fluido. Utilizó las leyes de la termodinámica especialmente la primera ley y los principios de los circuitos eléctricos. Aquí puede encontrar más detalles sobre este dispositivo.

Sí, creo que me dejé llevar por la mentalidad de la era digital y me olvidé de las soluciones analógicas históricas para este tipo de problemas.

¿Qué tal una pistola de radar? Funciona midiendo el desplazamiento Doppler de una señal de radio generada cuando rebota en un objeto en movimiento. El cambio de frecuencia de cada fotón codifica la velocidad instantánea del objeto cuando el fotón se dispersa fuera de él. Difícil de obtener mucho más instantáneo que eso (especialmente cuando se compara con una medición de posición, que a menudo se lograría al recibir y analizar algunos fotones).

Sí, creo que tenemos nuestra respuesta aquí, es solo la forma en que estaba pensando en el problema de estar inmerso en la era digital y cuántas cosas se miden. Podemos medir tarifas en tiempo real, pero requiere algo de ingenio...
Un desplazamiento Doppler requiere que el instrumento determine la frecuencia. La frecuencia no se puede determinar con un punto; se requieren al menos 2 y para mejorar la precisión, se necesitan más. Como no puede adquirir los datos al instante, esto no es lo que quiere el OP.
@ LDC3 No necesita varios puntos para medir una frecuencia (para la luz) porque mi = h v . Con un calorímetro lo suficientemente sensible, puede medir la energía de un solo fotón (en la práctica, esto funciona solo para fotones de alta energía, pero no hay razón para que no funcione en principio). Y así también mides la frecuencia, con un solo punto.
¿Podemos medir las tarifas en tiempo real?
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