惯性元件ppt(1)-文档资料
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惯性元件ppt(2)
用动静法建立陀螺内外环轴上的力矩平衡关系，将陀螺 转子绕内外环转动的动力学问题转变成静力学问题来研 究。使用动静法时，认为作用在转动物体上的外力矩与 转动物体的惯性力矩是平衡的。 应注意的是，惯性力矩包括角加速度引起的转动惯性力 矩，以及哥式加速度引起的惯性力矩, 设内环和陀螺转子一起绕内环轴的转动惯量为Jx， 内外环连同陀螺转子一起绕外环轴的转动惯量为Jy， 绕内环轴和外环轴作用在陀螺仪上的外力矩分别为 Mx,My 在外力矩作用下，陀螺仪将产生绕内、外环的运动。
在X轴上的各种力矩 1）、外力矩 M x 引起的 2）、角加速度 x 惯性力矩 J x x 与角加速 度方向相反，在X轴的负向 引起的陀 3）、角速度 y 螺力矩 M rx H y cos 在X轴的负向 M rx H y x
同理在y轴上的各种力矩如此
3．以基座的转动角度为输入时的传递函数 当二自由度陀螺仪的基座转动时，由于陀螺转子 轴有两个转动自由度，可相对惯性空间保持指向不 变，这就提供了一方向基准。于是陀螺仪基座绕陀 螺仪内环轴(或外环轴)的相对转动角度φx(或φy)， 就是陀螺仪的输出角度θx：(或θy)。这样从输入到 输出的传递函数就是1：
H cos 0 M x J x x y x H cos 0 M y J y y x x
H 0 M x J x x y H 0 M y J y y x
H M J x x y x H M J y y x y
根据上式，可画出函数方块图3—9。 · 只考虑内环轴上的外力矩Mx的作用，函数方块图 3—9变为图3—10，可直接写出以Mx为输入 为输出的传递函数： Jy x ( s)
H M x ( s) s( J x J y s 2 H 2 )
在X轴上的各种力矩 1）、外力矩 M x 引起的 2）、角加速度 x 惯性力矩 J x x 与角加速 度方向相反，在X轴的负向 引起的陀 3）、角速度 y 螺力矩 M rx H y cos 在X轴的负向 M rx H y x
同理在y轴上的各种力矩如此
3．以基座的转动角度为输入时的传递函数 当二自由度陀螺仪的基座转动时，由于陀螺转子 轴有两个转动自由度，可相对惯性空间保持指向不 变，这就提供了一方向基准。于是陀螺仪基座绕陀 螺仪内环轴(或外环轴)的相对转动角度φx(或φy)， 就是陀螺仪的输出角度θx：(或θy)。这样从输入到 输出的传递函数就是1：
H cos 0 M x J x x y x H cos 0 M y J y y x x
H 0 M x J x x y H 0 M y J y y x
H M J x x y x H M J y y x y
根据上式，可画出函数方块图3—9。 · 只考虑内环轴上的外力矩Mx的作用，函数方块图 3—9变为图3—10，可直接写出以Mx为输入 为输出的传递函数： Jy x ( s)
H M x ( s) s( J x J y s 2 H 2 )
惯性元件ppt(1)
形状对称的刚体，只要以其中心点为坐标系原点，选 取使刚体对称的轴为坐标轴，则刚体的三个惯性积必 然为0。这是因为在刚体内任意一点(xi,yi,zi)，必然存 在另外7个对称点：(xi，yi，-zi)、(xi，-yi，-zi)、(xi，yi，zi)、(-xi，yi,zi)、(-xi，yi，-zi)、(-xi,yi,-zi)、-xi,yi,zi)，这8个点的惯性积之和为0，因此整个刚体的三 个惯性积必为0：
对于小型陀螺而言，常用单位是克· 厘米2／秒。
例 设转子的转动惯量J=398g· cm2，转子的转速为 n=24000r／min，求转子的角动量。 解 转子的自转角速度为 n 2 24000 2 2513 .27 rad / s
角动量的大小为
60 60
H J 398 2513 .27 10 g cm / s
第六讲 第三章 惯性元件——陀螺仪与加速度计 1，陀螺仪能测得载体的转角或角速度， 2，加速度计能测得比力或加速度， 3，惯性元件；陀螺仪与加速度计依据的都是惯性力 或惯性矩．而且测量结果都是相对惯性空间的，所以 把陀螺仪和加速度计称作惯性元件。 陀螺仪和加速度计是惯性导航系统中使用的核心元件， 它们的类型和品质直接影响惯性导航系统的构成和工 作特性。
mi ( y z )
2 i 2 i
J y mi ( xi2 zi2 )
2 i 2 i
J z mi ( y x ) J xy mi xi yi J yz mi yi zi J zx mi xi zi
得
用陀螺动量矩H在惯性空间的转动角速度来表示 H的矢端速度vH则有
vH H
H M
式中，ω是H相对惯性空间的进动角速度，该式表示 了进动角速度ω与动量矩H及外力矩M之间的关系。 图3-4(a)、(b)分别给出了沿内环轴方向施加力矩 和沿外环轴方向施加力矩时陀螺转子的进动情况。 进动时，动量矩的方向总是沿捷径方向向外力矩方 向靠拢
惯性器件_PPT课件
式中： 为波数； 是绕在光纤环上的光纤总长 K L 度； 是真空中的波长。只要测得相移 ，即 可求出转动角速度 。
推导过程如下：
光纤陀螺仪的优点 与机电陀螺或激光陀螺相比，光纤陀螺具有 如下特点： (1)零部件少，仪器牢固稳定，具有较强的抗冲 击和抗加速运动的能力； (2)绕制的光纤较长，使检测灵敏度和分辨率比 激光陀螺仪提高了好几个数量级； (3)无机械传动部件，不存在磨损问题，因而具 有较长的使用寿命； (4)易于采用集成光路技术，信号稳定，且可直 接用数字输出，并与计算机接口联接；
(5)通过改变光纤的长度或光在线圈中的循环传播 次数，可以实现不同的精度，并具有较宽的动态 范围； (6)相干光束的传播时间短，因而原理上可瞬间启 动，无需预热； (7)可与环形激光陀螺一起使用，构成各种惯导系 统的传感器，尤其是级联式惯导系统的传感器； (8)结构简单、价格低、体积小、重量轻。
光纤陀螺仪的技术问题
就有无反馈信号而言，可分为 （1）开环光纤陀螺仪 （2）闭环光纤陀螺仪 从相位解调方式来看，还可分为 （1）相位差偏置式光纤陀螺仪 （2）光外差式光纤陀螺仪 （3）延时调制式光纤陀螺仪
干涉式光纤陀螺仪原理图
各种类型的光纤陀螺，其基本原理都是利用萨 格奈克效应，只是各自所采用的位相或频率解调方 式不同，或者对光纤陀螺的噪声补偿方法不同而已 。根据萨格奈克效应，当一环形光路在惯性空间绕 垂直于光路平面的轴转动时，光路内相向传播的两 列光波之间，将因光波的惯性运动而产生光程差， 从而导致两束相干光波的干涉。该光程差对应的位 相差与旋转角速率之间有一定的内在联系，通过对 干涉光强信号的检测和解调，即可确定旋转角速率 。
以干涉式光纤陀螺为例，如图所示，光源发出 的光经分束器分为两束后，进入一半径为R的单模 光纤环中，分别沿顺时针方向及逆时针方向反向传 输，最后同向回到分束器形成干涉。
惯性器件.ppt
螺仪的工作原理 光纤陀螺的工作原理是基于萨格纳克(Sagnac) 效应。
光纤陀螺仪工作示意图
光纤陀螺仪
与机电陀螺或激光陀螺相比，光纤陀螺具有如下 特点：
(1)零部件少，具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力； (2)灵敏度和分辨率比激光陀螺仪提高了好几个数量级 ； (3)较长的使用寿命； (4)易于采用集成光路技术，信号稳定，且可直接用数字输 出，并与计算机接口联接； (5)通过改变光纤的长度或光在线圈中的循环传播次数，可 以实现不同的精度，并具有较宽的动态范围； (6)相干光束的传播时间短，因而原理上可瞬间启动，无需 预热； (7)结构简单、价格低，体积小、重量轻．
摩擦及对策、漂移率
漂移、漂移率
漂移：受干扰影响，陀螺转子轴相对惯性空间的转动 漂移率：陀螺转子轴漂移的角速率（度/小时） 惯性级精度：0.01度/小时 陀螺的发展历史： 消除各种有害力矩、降低漂移率的历史
傅科陀螺仪
傅科：法国地球物理学家(1819-1868) 验证地球自转 傅科陀螺仪 (1852)
傅科摆
(1851)
L=67m M=28kg A=6m
精度较低，无法验证地球自转
之后轴承工艺得到改进
陀螺罗经——航海方面的最早应用
人类早期航海采用磁罗盘（指南针） 19世纪后期，钢质轮船逐渐取代 木质轮船，磁罗盘无法再保证精度 在极地附近磁罗盘也会失灵
寻找能够替代磁罗盘的方位指使仪
如果借助陀螺仪，需要解决实 时、自主寻北的问题
激光陀螺 60年代初开始研制，70年代进 入实用
1983-1994美国各类陀螺比例
振动陀螺、微机械陀螺 音叉振动陀螺、压电振动陀螺、 半球谐振陀螺
光纤陀螺 70年代开始研制，80年代初进 入实用
光纤陀螺仪工作示意图
光纤陀螺仪
与机电陀螺或激光陀螺相比，光纤陀螺具有如下 特点：
(1)零部件少，具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力； (2)灵敏度和分辨率比激光陀螺仪提高了好几个数量级 ； (3)较长的使用寿命； (4)易于采用集成光路技术，信号稳定，且可直接用数字输 出，并与计算机接口联接； (5)通过改变光纤的长度或光在线圈中的循环传播次数，可 以实现不同的精度，并具有较宽的动态范围； (6)相干光束的传播时间短，因而原理上可瞬间启动，无需 预热； (7)结构简单、价格低，体积小、重量轻．
摩擦及对策、漂移率
漂移、漂移率
漂移：受干扰影响，陀螺转子轴相对惯性空间的转动 漂移率：陀螺转子轴漂移的角速率（度/小时） 惯性级精度：0.01度/小时 陀螺的发展历史： 消除各种有害力矩、降低漂移率的历史
傅科陀螺仪
傅科：法国地球物理学家(1819-1868) 验证地球自转 傅科陀螺仪 (1852)
傅科摆
(1851)
L=67m M=28kg A=6m
精度较低，无法验证地球自转
之后轴承工艺得到改进
陀螺罗经——航海方面的最早应用
人类早期航海采用磁罗盘（指南针） 19世纪后期，钢质轮船逐渐取代 木质轮船，磁罗盘无法再保证精度 在极地附近磁罗盘也会失灵
寻找能够替代磁罗盘的方位指使仪
如果借助陀螺仪，需要解决实 时、自主寻北的问题
激光陀螺 60年代初开始研制，70年代进 入实用
1983-1994美国各类陀螺比例
振动陀螺、微机械陀螺 音叉振动陀螺、压电振动陀螺、 半球谐振陀螺
光纤陀螺 70年代开始研制，80年代初进 入实用
新人教版惯性(带flash)ppt课件
.
汽车突然加速
当汽车从停止状态起动时，人的脚底由于摩 擦而随之静止，人的上身由于惯性，仍保持原来 慢速行驶的运动状态，所以加速时，人会后仰。
.
.
巩固练习
1．关于惯性，下面说法正确的是（ D ）。
A．一切物体在没有受到力的作用时，总保持 匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性
B．射出的子弹离开枪口继续高速前进，是因 为子弹受到惯性的作用
防止(1)_小__汽__车__司__机__佩__带__安__全带 (2)__跑__道__的__终__点__处__留__有__一__块__空地
许多交通事故造成的损失与伤害,是与物体的惯 性有关的,为了减小此类事故的再发生,在公路交 通管理中有许多要求和措施,就你所知,填写二条 (1)______限__速__行__驶___保__持__适__当__的__车__距__ (2)_禁__止__超__载______拐__弯__时__要__减__速______
A、二者脚的运动状态改变，而上身由于
惯性仍保持原来运动状态。
B、二者上身的运动状态改变，而脚由于
惯性仍保持原来运动状态。
C、前者上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来
运动状态;后者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保
持原来运动状态。
D 、前者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来
运动状态;后者上身运动状态的改变，而脚由于惯性仍保
D．先上升一段距离再下落，下落时速度越来越快
.
1、下列不属于惯性现象的是
()
A、在草地上滚动的足球越滚越慢
B、人走路时被石头绊倒会向前倒
C、子弹从枪膛射出后继续在空中飞行一段距离
D、地球以360m/s的速度自转,当人使劲一跳,
汽车突然加速
当汽车从停止状态起动时，人的脚底由于摩 擦而随之静止，人的上身由于惯性，仍保持原来 慢速行驶的运动状态，所以加速时，人会后仰。
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巩固练习
1．关于惯性，下面说法正确的是（ D ）。
A．一切物体在没有受到力的作用时，总保持 匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性
B．射出的子弹离开枪口继续高速前进，是因 为子弹受到惯性的作用
防止(1)_小__汽__车__司__机__佩__带__安__全带 (2)__跑__道__的__终__点__处__留__有__一__块__空地
许多交通事故造成的损失与伤害,是与物体的惯 性有关的,为了减小此类事故的再发生,在公路交 通管理中有许多要求和措施,就你所知,填写二条 (1)______限__速__行__驶___保__持__适__当__的__车__距__ (2)_禁__止__超__载______拐__弯__时__要__减__速______
A、二者脚的运动状态改变，而上身由于
惯性仍保持原来运动状态。
B、二者上身的运动状态改变，而脚由于
惯性仍保持原来运动状态。
C、前者上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来
运动状态;后者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保
持原来运动状态。
D 、前者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来
运动状态;后者上身运动状态的改变，而脚由于惯性仍保
D．先上升一段距离再下落，下落时速度越来越快
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1、下列不属于惯性现象的是
()
A、在草地上滚动的足球越滚越慢
B、人走路时被石头绊倒会向前倒
C、子弹从枪膛射出后继续在空中飞行一段距离
D、地球以360m/s的速度自转,当人使劲一跳,
惯性(课堂PPT)
物体的惯性只与物体的质量有关,物体的质量越大,惯性越大;物体的质量越小,惯 性越小,质量是物体惯性的量度. 4、惯性大小的意义： 物体保持原来状态“本领”的大小（抵抗运动状态变化的“本领” ）。
惯性越大，保持原来状态“本领”越大，运动状态越难改变；
惯性越小，保持原来ห้องสมุดไป่ตู้态的“本领”就越小，运动状态就容易改变。
鸡蛋掉瓶中，
跳远
人被石头绊倒
投球， 打击棋子， 抖落衣服上的灰尘，
洗衣脱水
车启动或加速时往后倒
车刹车或减速时往前倒
人竖直跳起后落回原地
12
问题一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性？ 错, 惯性与物体的运动状态无关。
问题二：运动速度大的物体惯性就大呢？
错, 决定惯性的唯一量度就是质量。
问题三：“惯性”是不是就是“惯性定律”？
我之所以看的远，是因为我站在巨人的肩膀上。 ——牛 顿
第二课时 惯性
课件制作人：刘明松
1
一、牛顿第一定律
1、内容：一切物体在 没有受到力的作用时， 总保持静止状态或匀 速直线运动状态。
牛顿 (Newton,1642-1727)2
我们一起记：
a.该定律研究方法：实验加理论推导，不能做实验 证明
b.理解：
静者恒静
不受力时
动者恒动
运动的物体，不受力时，最终都做匀速直线运 动.静止的物体，不受力时，最终都是静止的.
3
惯性：
从牛顿第一定律知道,如果物体不受力的作用，有保持匀速 直线运动状态和静止状态的性质.得到惯性的概念:
任何物体都有保持原来运动状态不变的性质,我们把这 种性质叫做惯性.
牛顿第一定律又叫惯性定律。
保持车距
惯性越大，保持原来状态“本领”越大，运动状态越难改变；
惯性越小，保持原来ห้องสมุดไป่ตู้态的“本领”就越小，运动状态就容易改变。
鸡蛋掉瓶中，
跳远
人被石头绊倒
投球， 打击棋子， 抖落衣服上的灰尘，
洗衣脱水
车启动或加速时往后倒
车刹车或减速时往前倒
人竖直跳起后落回原地
12
问题一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性？ 错, 惯性与物体的运动状态无关。
问题二：运动速度大的物体惯性就大呢？
错, 决定惯性的唯一量度就是质量。
问题三：“惯性”是不是就是“惯性定律”？
我之所以看的远，是因为我站在巨人的肩膀上。 ——牛 顿
第二课时 惯性
课件制作人：刘明松
1
一、牛顿第一定律
1、内容：一切物体在 没有受到力的作用时， 总保持静止状态或匀 速直线运动状态。
牛顿 (Newton,1642-1727)2
我们一起记：
a.该定律研究方法：实验加理论推导，不能做实验 证明
b.理解：
静者恒静
不受力时
动者恒动
运动的物体，不受力时，最终都做匀速直线运 动.静止的物体，不受力时，最终都是静止的.
3
惯性：
从牛顿第一定律知道,如果物体不受力的作用，有保持匀速 直线运动状态和静止状态的性质.得到惯性的概念:
任何物体都有保持原来运动状态不变的性质,我们把这 种性质叫做惯性.
牛顿第一定律又叫惯性定律。
保持车距
惯性课件_精品文档
都具有惯性。
C．她的整个身体的运动状态都发生了改变
D．她的整个身体的运动状态都没有发生改变
知1－讲
导引：滑旱冰时，人向后摔倒的原因是脚向前运动 的速度加快，而身体的上部由于惯性保持原 来较小的运动速度。这样，上身的运动速度 小于下身的运动速度，人的重心偏向后，人 就会向后摔倒。
总结
知1－讲
解释倾倒问题，采用分割法。人摔倒、坐车时身体的前 倾或后倾，都是由于惯性。具体分析时，要分别分析身体 上部和下部的运动状态是否改变，进行解释。这些现象有 如下规律：人体不管是向前摔倒还是向后摔倒，也不管身 体是向前倾还是向后倾，都是由于身体下部的运动状态发 生了改变，而身体的上部由于惯性保持了原来的运动状态。
知1－练
1．【中考·贵州】一辆汽车正在公路上行驶，有关汽车的 说法正确的是( C )
A．汽车静止时不具有惯性 B．正在运动的汽车不具有惯性 C．各种状态下的汽车都有惯性 D．汽车刹车时才具有惯性
知1－练
2．【中考·赤峰】如图所示，用塑料尺用力击打一摞棋子 中的一个，该棋子飞出而上面的棋子又落到它原来的 位置，是由于它们具有__惯__性____。棋子飞出的瞬间运 动 状 态 发 生 改 变 的 原 因 是 塑 料 尺 施 加 的 __力___ 的 作 用 。 下面两个棋子静止不动，它
惯性与牛顿第一运动定律的区别。 (1)惯性：物体的性质。没有任何条件，一切物体都有惯性。 (2)牛顿第一定律：在不受力条件下，物体的运动规律。 3. 惯性的利用及其危害的控制
惯性
1. 任何物体都有惯性。 2. 质量是决定物体惯性大小的唯一因素。物体的质
量越大，惯性越大，其运动状态越难改变。 3. 惯性不是力。一个物体不能产生力，但每个物体
惯性仍要保持静止状态 B．锤头由运动变为静止，锤柄由于
C．她的整个身体的运动状态都发生了改变
D．她的整个身体的运动状态都没有发生改变
知1－讲
导引：滑旱冰时，人向后摔倒的原因是脚向前运动 的速度加快，而身体的上部由于惯性保持原 来较小的运动速度。这样，上身的运动速度 小于下身的运动速度，人的重心偏向后，人 就会向后摔倒。
总结
知1－讲
解释倾倒问题，采用分割法。人摔倒、坐车时身体的前 倾或后倾，都是由于惯性。具体分析时，要分别分析身体 上部和下部的运动状态是否改变，进行解释。这些现象有 如下规律：人体不管是向前摔倒还是向后摔倒，也不管身 体是向前倾还是向后倾，都是由于身体下部的运动状态发 生了改变，而身体的上部由于惯性保持了原来的运动状态。
知1－练
1．【中考·贵州】一辆汽车正在公路上行驶，有关汽车的 说法正确的是( C )
A．汽车静止时不具有惯性 B．正在运动的汽车不具有惯性 C．各种状态下的汽车都有惯性 D．汽车刹车时才具有惯性
知1－练
2．【中考·赤峰】如图所示，用塑料尺用力击打一摞棋子 中的一个，该棋子飞出而上面的棋子又落到它原来的 位置，是由于它们具有__惯__性____。棋子飞出的瞬间运 动 状 态 发 生 改 变 的 原 因 是 塑 料 尺 施 加 的 __力___ 的 作 用 。 下面两个棋子静止不动，它
惯性与牛顿第一运动定律的区别。 (1)惯性：物体的性质。没有任何条件，一切物体都有惯性。 (2)牛顿第一定律：在不受力条件下，物体的运动规律。 3. 惯性的利用及其危害的控制
惯性
1. 任何物体都有惯性。 2. 质量是决定物体惯性大小的唯一因素。物体的质
量越大，惯性越大，其运动状态越难改变。 3. 惯性不是力。一个物体不能产生力，但每个物体
惯性仍要保持静止状态 B．锤头由运动变为静止，锤柄由于
惯性及其应用ppt
智能交通
惯性技术在智能交通领域也有广泛的应用前景，如应用于车辆自动驾驶、交 通监控等领域。未来可以进一步探索如何将惯性技术与其他传感器技术相结 合，提高车辆自动驾驶的精度和安全性。
THANKS
谢谢您的观看
虚拟现实(VR)与增强现实(AR)的结合
利用惯性传感器捕捉头部和手部动作，实现更加自然、逼真的交互体验，提高用户体验。
开发更高效的界面
通过捕捉手部和头部动作，设计更为直观、自然的界面，使得用户与虚拟环境的交互更为便捷、直观。
惯性技术在智能设备领域的应用前景
智能手机的进化
将惯性传感器与智能手机结合，实现更为精确和直观的人机交互，提升用户体验 。
计算车辆的行驶状态，实现车辆的自动转向。
惯性测速仪
02
利用惯性原理，通过陀螺仪和加速度计等惯性传感器，感知和
计算车辆的行驶速度，实现车辆的自动测速。
惯性导航系统
03
在车辆导航系统中，利用惯性测量元件和控制系统，实现自主
导航和控制，指引驾驶员按照预定路线行驶。
惯性在工业领域的应用
惯性振动分析
利用惯性原理，通过陀螺仪和加速度计等惯性传感器，感知和分析设备的振动状态，检测 设备的工作状态和故障。
惯性及其应用
xx年xx月xx日
目录
• 惯性基本概念 • 惯性的来源及度量 • 惯性在各领域的应用 • 惯性技术的前景展望 • 总结与展望
01
惯性基本概念
惯性的定义
定义
惯性是指物体保持自身状态的性质，抵抗运动状态变化的能力。
影响因素
质量、距离、速度、加速度
惯性的物理属性
客观性
惯性是物体的固有属性，不依 赖于其他物体。
利用物体的转动惯量进行性进行碰撞检测，如计算机图形学中的碰撞检测算法。 利用物体的惯性矩进行碰撞检测，如刚体碰撞检测算法。
惯性技术在智能交通领域也有广泛的应用前景，如应用于车辆自动驾驶、交 通监控等领域。未来可以进一步探索如何将惯性技术与其他传感器技术相结 合，提高车辆自动驾驶的精度和安全性。
THANKS
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虚拟现实(VR)与增强现实(AR)的结合
利用惯性传感器捕捉头部和手部动作，实现更加自然、逼真的交互体验，提高用户体验。
开发更高效的界面
通过捕捉手部和头部动作，设计更为直观、自然的界面，使得用户与虚拟环境的交互更为便捷、直观。
惯性技术在智能设备领域的应用前景
智能手机的进化
将惯性传感器与智能手机结合，实现更为精确和直观的人机交互，提升用户体验 。
计算车辆的行驶状态，实现车辆的自动转向。
惯性测速仪
02
利用惯性原理，通过陀螺仪和加速度计等惯性传感器，感知和
计算车辆的行驶速度，实现车辆的自动测速。
惯性导航系统
03
在车辆导航系统中，利用惯性测量元件和控制系统，实现自主
导航和控制，指引驾驶员按照预定路线行驶。
惯性在工业领域的应用
惯性振动分析
利用惯性原理，通过陀螺仪和加速度计等惯性传感器，感知和分析设备的振动状态，检测 设备的工作状态和故障。
惯性及其应用
xx年xx月xx日
目录
• 惯性基本概念 • 惯性的来源及度量 • 惯性在各领域的应用 • 惯性技术的前景展望 • 总结与展望
01
惯性基本概念
惯性的定义
定义
惯性是指物体保持自身状态的性质，抵抗运动状态变化的能力。
影响因素
质量、距离、速度、加速度
惯性的物理属性
客观性
惯性是物体的固有属性，不依 赖于其他物体。
利用物体的转动惯量进行性进行碰撞检测，如计算机图形学中的碰撞检测算法。 利用物体的惯性矩进行碰撞检测，如刚体碰撞检测算法。
惯性ppt课件
力无关，它是物体自身属性
完整最新版课件
27
6.汽车突然起动时，由于乘客具有_惯__性___，他会 向跟车行__相__反__的方向倾倒；向北行驶的汽车突 然向西拐弯时，车上的乘客会向____北__倾倒.
7.沿水平方向匀速飞行的轰炸机，要击中地面目 标，应在___到__达__目_标__上__方__前____投弹.（填“目标 正上方”或“到达目标上方前”）
A、立即停下来 B、先慢下来，然后停止 C、做匀速直线运动 D、改变运动方向
2.关于运动和力的关系，下列几种说法中，正确
的是 ( D)
A.物体只有在力的作用下才能运动 B.力是使物体运动的原因，比如说行驶中的汽车，
只要把发动机关闭，车马上就停下了 C.力是维持物体运动的原因
D.力是改变物体运动状态的原因
牛奶向右洒出。因为牛奶开始处于静止状态，当 被子突然向左运动，牛奶因为有惯性，要保持静止状 态，所以向杯子右侧洒出。
跑动中的人，脚被绊住， 为什么会向前倒？
跑动中的人开始向前运 动，脚被绊停止，而身体有 惯性，要保持向前的运动状 态，继续向前运动，所以人 向前摔倒。
汽车突然刹车
当汽车刹车时，人的脚底由于摩擦而随之静止， 人的上身由于惯性，会保持继续向前运动的状态，所 以刹车或减速时，人会向前倾。
完整最新版课件
11
5．有一热气球以一定的速度匀速竖直上升到某 一高度时，从热气球里掉出一个物体，这个物体
离开热气球后将 ( A )
A．继续上升一段距离，然后下落； B．立即下落； C．以原来的速度永远上升； D．以上说法都不对．
6．在一艘作匀速直线运动的轮船上，一小孩脸
朝船行驶的方向坐在座位上，竖直向上抛出一个
（物理学基本定律之一）
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6.汽车突然起动时，由于乘客具有_惯__性___，他会 向跟车行__相__反__的方向倾倒；向北行驶的汽车突 然向西拐弯时，车上的乘客会向____北__倾倒.
7.沿水平方向匀速飞行的轰炸机，要击中地面目 标，应在___到__达__目_标__上__方__前____投弹.（填“目标 正上方”或“到达目标上方前”）
A、立即停下来 B、先慢下来，然后停止 C、做匀速直线运动 D、改变运动方向
2.关于运动和力的关系，下列几种说法中，正确
的是 ( D)
A.物体只有在力的作用下才能运动 B.力是使物体运动的原因，比如说行驶中的汽车，
只要把发动机关闭，车马上就停下了 C.力是维持物体运动的原因
D.力是改变物体运动状态的原因
牛奶向右洒出。因为牛奶开始处于静止状态，当 被子突然向左运动，牛奶因为有惯性，要保持静止状 态，所以向杯子右侧洒出。
跑动中的人，脚被绊住， 为什么会向前倒？
跑动中的人开始向前运 动，脚被绊停止，而身体有 惯性，要保持向前的运动状 态，继续向前运动，所以人 向前摔倒。
汽车突然刹车
当汽车刹车时，人的脚底由于摩擦而随之静止， 人的上身由于惯性，会保持继续向前运动的状态，所 以刹车或减速时，人会向前倾。
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5．有一热气球以一定的速度匀速竖直上升到某 一高度时，从热气球里掉出一个物体，这个物体
离开热气球后将 ( A )
A．继续上升一段距离，然后下落； B．立即下落； C．以原来的速度永远上升； D．以上说法都不对．
6．在一艘作匀速直线运动的轮船上，一小孩脸
朝船行驶的方向坐在座位上，竖直向上抛出一个
（物理学基本定律之一）
惯性的课件 ppt
直线运动或静止。同时，相对论也提出了等效原理和光速不变原理，这
些原理与惯性紧密相关。
02
相对论中的惯性质量
在相对论中，惯性质量被定义为物体在加速或减速时所需要施加的力。
根据等效原理，任何两个物体在相同的引力场中都会受到相同的加速度
，这取决于它们的惯性质量。
03
相对论中的时空观念
在相对论中，时间和空间不再是绝对的，而是相对的。物体的运动状态
05
惯性与科技应用
航天器发射与返回
航天器发射
航天器的发射需要利用地球自转惯性，通过合适的角度和速 度，使航天器进入预定轨道。在发射过程中，航天器需要克 服空气阻力和地球引力，保持稳定的飞行姿态。
返回过程
航天器返回地面时，需要利用地球自转惯性，调整航天器的 飞行轨迹，使其能够安全地降落在预定地点。在返回过程中 ，航天器需要抵抗空气阻力和地球引力，保持稳定的飞行姿 态。
惯性的特性
惯性具有相对性
在不同的参考系中观察同一物体的运动， 其惯性表现可能不同。
惯性具有传递性
当一个物体受到力的作用时，其惯性会传 递给与其接触的物体。
惯性具有独立性
物体的惯性与其所受的外力无关，只与其 质量有关。
牛顿第一定律
牛顿第一定律也被称为惯 性定律，它指出：如果没 有外力作用，一个物体将 保持其静止或匀速直线运 动状态不变。
稳定性。
06
总结与思考
惯性对生活的影响
交通工具的运行
车辆、飞机和船舶等交通 工具的运行都受到惯性的 影响，需要采取制动或加 速措施来克服惯性，实现
启动、停止或转向。
体育运动的技巧
在体育运动中，利用惯性 可以提高动作的连贯性和 稳定性，如投掷、跳远、
第2章 惯性元件
• 绕自身对称轴高速旋转的物体，就称为陀 螺； • 陀螺具有一系列特殊的运动规律和现象， 称为陀螺效应，比如定轴性，进动性等； • 将高速旋转的转子，用框架和其他辅助装 置支撑起来，使转子能够绕空间中一个固 定的点转动，这种装置的总体，就称为陀 螺仪，可以测量飞行器的角运动。
2.1 陀螺仪概述-4
2.6 加速度计-2
• 重锤式加速度计原理：牛二定律。
2.6 加速度计-3
典型重锤式加速度计结构
2.6 加速度计-4
• 重锤式加速度计由惯性体、弹簧片、阻 尼器等组成，其力平衡方程：
ɺɺ ɺ ma = mX + K z X + K x X
• 传递函数
X (s) m G (s) = = 2 a ( s ) ms + K z s + K x
• 20世纪20年代，陀螺仪开始应用于航空领 域，测量飞机的姿态角； • 地平仪，建立水平基准； • 航向仪，建立方 位基准；
2.1 陀螺仪概述-7
• 1944 年，德国开始向英国 发射V-1和V-2导弹，这两 种导弹上首次成功应用了陀 螺仪；
2.1 陀螺仪概述-8
• 1950s，以陀螺仪为核心的惯性导航技术趋 于成熟，其标志是1958年，美国“鹦鹉螺” 号核潜艇经 珍珠港白令海峡-北极波特兰，历时 21天，航程 15000 Km。
第2章 惯性元件
• • • • • • • 2.1 陀螺仪概述 2.2 陀螺仪的基本特性 2.3 三自由度陀螺仪应用 2.4 二自由度陀螺仪应用 2.5 新型陀螺仪 2.6 加速度计 2.7 小结
2.0 本章概述-1
• 依靠什么来确定飞行器(或者船只)自身的 (角)加速度、 (角)速度和(角)位置？ • 如果没有外部参照物和外部信息输入？ • 以惯性元件为基础的惯性导航系统，既不 需要任何外来信息，也不向外辐射任何信 息。 • 惯性元件：工作原理建立在适用于惯性空 间的牛顿定律的基础上，包括各种类型的 陀螺仪表和加速度计。
2.1 陀螺仪概述-4
2.6 加速度计-2
• 重锤式加速度计原理：牛二定律。
2.6 加速度计-3
典型重锤式加速度计结构
2.6 加速度计-4
• 重锤式加速度计由惯性体、弹簧片、阻 尼器等组成，其力平衡方程：
ɺɺ ɺ ma = mX + K z X + K x X
• 传递函数
X (s) m G (s) = = 2 a ( s ) ms + K z s + K x
• 20世纪20年代，陀螺仪开始应用于航空领 域，测量飞机的姿态角； • 地平仪，建立水平基准； • 航向仪，建立方 位基准；
2.1 陀螺仪概述-7
• 1944 年，德国开始向英国 发射V-1和V-2导弹，这两 种导弹上首次成功应用了陀 螺仪；
2.1 陀螺仪概述-8
• 1950s，以陀螺仪为核心的惯性导航技术趋 于成熟，其标志是1958年，美国“鹦鹉螺” 号核潜艇经 珍珠港白令海峡-北极波特兰，历时 21天，航程 15000 Km。
第2章 惯性元件
• • • • • • • 2.1 陀螺仪概述 2.2 陀螺仪的基本特性 2.3 三自由度陀螺仪应用 2.4 二自由度陀螺仪应用 2.5 新型陀螺仪 2.6 加速度计 2.7 小结
2.0 本章概述-1
• 依靠什么来确定飞行器(或者船只)自身的 (角)加速度、 (角)速度和(角)位置？ • 如果没有外部参照物和外部信息输入？ • 以惯性元件为基础的惯性导航系统，既不 需要任何外来信息，也不向外辐射任何信 息。 • 惯性元件：工作原理建立在适用于惯性空 间的牛顿定律的基础上，包括各种类型的 陀螺仪表和加速度计。