Atalet Uzayı Nedir?

Atalet uzayı, hareketteki ivmenin veya değişikliğin ölçüldüğü bir referans çerçevesidir. Eylemsiz bir referans çerçevesi içinde, nesneler sürekli göreli hareket yaşarlar ve birbirlerine göre hareketsiz görünürler; bu, uzayın ataletini tanımlar ve bir nesnenin hareketindeki değişikliğin ölçüldüğü bir arka plan görevi görür. Bir atalet çerçevesinde yapılan ölçümlerin sonuçları, basit bir matematiksel hesaplama ile diğerine dönüştürülebilir.

Atalet Uzay Sistemi Nedir?

Atalet sisteminin bir özelliği, nesnelerinin davranışının bu referans çerçevesi dışından gelen kuvvetlere tabi olmamasıdır. Newton fiziğinde, sabit yıldızlar bir atalet referans sistemi olarak kabul edildi; galaksilerdeki yıldızların tıpkı daha büyük grup yapılarındaki galaksiler gibi sabit olmayıp kendi göreli hareketlerine sahip oldukları artık biliniyor. Yıldızları sanki göreli hareketleri bir atalet uzayı tanımlıyormuş gibi kullanmak küçük hatalara neden olur.

Dönme ivmesinden bağımsız bir topaç, atalet uzayına yönelimini korur; sabit hızla dönerse, sabit yıldızlara göre aynı yönü göstermeye devam edecektir. Jiroskopun yönüne göre hareketteki değişiklikler ölçülebilir ve veriler hız ve konumu hesaplamak için kullanılabilir. Bu, yalnızca atalet uzayındaki bir konuma dayalı olarak bir aracın hızını ve konumunu belirleyen bir Ataletsel Navigasyon Sisteminin (INS) temelidir.

Bir INS tipik olarak jiroskoplar ve ivmeölçerler gibi hareket sensörlerinden ve bir bilgisayardan oluşur. Sistem başlangıç ​​hızını ve konumunu alır ve ardından sensör verilerinden gelecekteki gerçek zamanlı konum ve hızı hesaplar. Doğrusal ve açısal ivmedeki değişiklikler, jiroskopun atalet uzayına yönelimine göre ölçülür. Başlangıç ​​koşullarının ötesinde, bir INS tamamen bağımsızdır ve hatalara veya diğer bozulmalara tabi değildir.

Birikmiş ölçüm ve hesaplama hataları, bir INS'nin zaman içinde daha az doğru olmasına neden olur. Bu eksiklik, Sagnac etkisine dayanan fiber optik jiroskop gibi daha gelişmiş cihazlar tarafından bir şekilde dengelendi. Bu tür bir cihazda, ters yönde dönen lazerler, atalet uzayındaki bir konuma göre açısal hızdaki değişikliklerin hesaplanabileceği bir girişim modeli üretir.

Gemilerde gerçek Kuzey Kutbu'nu göstermek için bir cayro pusula kullanılır. Cihaz, atalet uzayına sabit bir yönelimi korumak için bir jiroskopun özelliklerini ve onu Dünya'nın dönme ekseniyle hizalamak için bir sarkaç kullanır. Jiroskopun rotoru Dünya'nın eksenine paralel olduğu sürece, Dünya'nın dönüşünden kaynaklanan herhangi bir tork veya açısal sürükleme yoktur. Yanlış hizalama, gezegen dönüşünden kaynaklanan kuvvetlerle kendini düzeltir.