Forza d'impatto sul tallone e sulla gamba del corridore durante la corsa: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Per il mio progetto volevo testare la quantità di forza a cui sono esposti il tallone e la gamba di un corridore e se le nuove scarpe da corsa riducono davvero la forza. Un accelerometro è un dispositivo che rileva l'accelerazione negli assi X, Y e Z. L'accelerazione è misurata in G-Force, una G-Force è equivalente all'accelerazione di gravità sulla terra che tutte le cose sperimentano in ogni momento. Sto usando questo accelerometro per testare la quantità di forze G che il mio tallone e gamba sperimentano durante la corsa e se c'è una differenza tra scarpe nuove e vecchie. Ci sono molte idee sbagliate comuni sulla necessità di nuove scarpe da corsa. Molte persone credono che Nike ti stia mentendo quando ti dicono di comprare scarpe nuove ogni 500 chilometri. Le aziende di scarpe da corsa e i negozi basati sulla corsa, come Poulsbo running (il mio negozio di corsa locale), ad esempio, ti diranno che ti farai male se non ti sostituisci spesso le scarpe. Tuttavia non sono sicuro che sia completamente vero, e quindi ho deciso di testarlo da solo. La causa di queste lesioni da corsa che ti dicono che otterrai se non hai scarpe nuove, deriva dalla quantità di forza che la tua gamba e il tuo tallone subiscono. Dicono che le scarpe nuove riducano la forza meglio delle scarpe vecchie, ma non sono convinto che sia vero. Questo progetto sarà utile a molte persone, specialmente a coloro che sono inclini a infortuni legati alla corsa e a coloro che vorrebbero saperne di più. Il mio progetto determinerà se queste società stanno dicendo la verità o se stanno solo cercando di farti sborsare un'altra coppia di Benjamin.

Forniture

1x Arduino uno

1x Accelerometro Sparkfun adxl377

1x breadboard

1x molti ponticelli

1x pulsante

1x LED

2 resistenze da 10k

2 resistenze da 30k

6x fili che sono circa la lunghezza della gamba del corridore

1x laptop in grado di eseguire l'IDE Arduino

Componenti aggiuntivi necessari per la build secondaria:

1x schermo LCD

1x potenziometro

1x molti più ponticelli

Passaggio 1: la mia build iniziale

La mia build iniziale era una prova di concetto. Volevo assicurarmi che questo progetto fosse possibile prima di iniziare a investire tempo e denaro in esso. Ho usato un accelerometro, Arduino, quattro ponticelli e il mio laptop su cui era in esecuzione il codice. Questa dimostrazione del concetto è stata molto importante perché ho imparato alcune lezioni preziose per quanto riguarda il codice. Ma soprattutto, ho imparato che questo progetto era possibile.

Passaggio 2: build secondaria

Innanzitutto voglio dire che questa build non era necessaria per la build finale e richiede alcuni componenti aggiuntivi, quindi questo passaggio è completamente facoltativo. Ho aggiunto un display a cristalli liquidi (LCD) in modo che potesse darmi i valori della forza G su un computer senza l'IDE Arduino. prima di questa build avevo bisogno di avere l'IDE Arduino e il codice per poter ricevere i dati di output dall'accelerometro. Con questa nuova build posso eseguire Arduino da qualsiasi fonte di alimentazione, non deve nemmeno essere un computer. Ho anche aggiunto un potenziometro in modo da poter regolare la retroilluminazione dell'LCD. Questo potrebbe rivelarsi utile se dovessi usarlo all'esterno e il sole splendesse sullo schermo. Siamo stati tutti nella situazione in cui stai cercando di utilizzare il tuo smartphone all'esterno, ma la luce del sole rende difficile vedere lo schermo. Quindi provi a bloccare il sole con la tua mano, oppure volti le spalle al sole per cercare di bloccarlo. Un altro modo per risolvere questo problema comune è aumentare la luminosità dello schermo, ed è esattamente a questo che serve il potenziometro. Non sarei in grado di vedere molto bene i dati di output, ma potrei regolare la retroilluminazione in modo da poterla vedere perfettamente. La regolazione della retroilluminazione potrebbe tornare utile anche in altri casi.

Passaggio 3: terza e ultima build

Per la mia terza e ultima build ho combinato tutti i migliori attributi di tutte le mie build precedenti in un'unica scheda. Ho finito con un modulo molto raffinato e compatto, e i lunghi fili sono stati in grado di scorrere lungo la mia gamba senza ostacolare la mia forma. Ho aggiunto un pulsante in modo da poter avviare e interrompere la raccolta dei dati in qualsiasi momento. Questo è stato fondamentale per ottenere buoni dati perché sarei stato in grado di iniziare a raccogliere non appena avessi iniziato a correre e non appena avessi smesso. Pertanto tutti i dati raccolti riguardavano l'esperimento vero e proprio. Ho anche aggiunto un LED in modo da sapere quando la raccolta dati era attiva o quando era spenta. Questa build finale si è rivelata un grande successo, ed era esattamente quello che avevo sperato.

Passaggio 4: risoluzione dei problemi e alcuni problemi che ho avuto lungo la strada

Ho avuto molti problemi con il progetto. Per il mio primo accelerometro è stato molto difficile ottenere che il cablaggio, la codifica, il design e i dati fossero corretti. Il design è stato molto difficile perché ho molte restrizioni, ad esempio quanto è pesante o quanto è grande. Devo essere in grado di correre e voglio essere in grado di correre il più vicino possibile al mio normale modulo di corsa affinché questo esperimento sia accurato. Anche la codifica era molto difficile e richiedeva molti problemi di risoluzione. Ho avuto problemi a leggere una quantità adeguata di G dal mio accelerometro. L'mma8452q (il mio accelerometro) termina a otto G. A volte, quando toccavo a malapena il piede sul pavimento, leggevo otto G e questo è semplicemente errato, dal momento che è troppo alto. Tuttavia, dopo alcuni problemi di risoluzione e ricodifica, sono riuscito a ottenere il ridimensionamento corretto.

Passaggio 5: il mio codice

Ho usato uno degli esempi della libreria Sparkfun e ho anche aggiunto un pulsante e LED me stesso. questo è stato piuttosto semplice poiché ci sono esempi di tutto in questo progetto, tuttavia devi combinarne più di uno insieme

Passaggio 6: conclusione e analisi dei dati

Vedo questo progetto come un grande successo. Ho raggiunto quasi tutti, se non tutti, i miei obiettivi. Sono stato in grado di ottenere molti dati molto utilizzabili. Ho imparato molto sulla codifica, il cablaggio, i componenti elettronici di Arduino, la costruzione di un sistema modulare compatto, la forza G e il funzionamento. Ora per accettare o rifiutare la mia affermazione dal mio paragrafo di apertura e l'intera ragione per cui ho iniziato questo progetto. Volevo smentire le aziende mostrando che non è necessario acquistare scarpe nuove ogni 500 chilometri. Le nuove scarpe riducono davvero la quantità di forze G che il tallone e la gamba di un corridore subiscono durante la corsa? La risposta è si. Ho confrontato la quantità di forze G che il mio tallone ha sperimentato in un paio di nuove scarpe da corsa, vecchie scarpe da corsa, furgoni e, come controllo, indossavo solo i calzini. Ho scoperto che nei miei calzini ho sperimentato fino a otto G. Questa era la stessa quantità di G dei furgoni, il che è prevedibile. Nelle vecchie scarpe da corsa ho sperimentato fino a sei G. nei nuovi corridori, non ho sperimentato più di quattro G. Come possiamo vedere, i nuovi corridori erano i migliori nel ridurre la forza d'impatto e i furgoni erano i peggiori (senza contare i calzini poiché era la variabile di controllo). Immagino che con la mia configurazione sotto i venti dollari, non posso smentire ciò che i 2,5 miliardi di dollari che Nike ha speso negli ultimi cinque anni in ricerca e sviluppo hanno dimostrato per loro. Forse ne spenderò trenta la prossima volta e vedremo cosa succederà.