کاربرد ریاضیات در هوافضا و رباتیک
در این نوشته کاربرد ریاضیات برای توسعه‌ی تحقیقات فضایی و رباتیک ، در قالب یک مثال تشریح شده است.
متوجه خواهید شد ریاضیات پیشرفته بر خلاف تصور عوام بسیار کارآمد است .در صفحه اول ، فیلم هایی از فرود عمودی موشک ها را می بینید.
در فیلم زیر ، شرکت اسپیس ایکس سعی دارد موشک ماهواره‌بر را فرود آورده و دوباره به فضا بفرستد.
این کار باعث کاهش هزینه هاست. با یک موشک می‌توان چندین بار پرتاب انجام داد.
.
.
.
در تصویر زیر، می بینید که یک دلقک سعی می کند ، یک هویج را بر روی نوک بینی خود نگه دارد.
به لحاظ دینامیکی این کار شبیه کنترل فرود یا پرواز “””عمودی””” ماهواره بر است.
تصویر بالای دلقک در صفحه دوم ، اصطلاحاً پاندول معکوس نام دارد. مثل پاندول ساعت است اما رو به بالاست.
این پاندول دائم تمایل به سقوط دارد اما با برنامه ریزی دقیق حرکت پایه می توان از سقوط جلوگیری کرد
همان طور که دلقک با حرکت مناسب خود، مانع سقوط هویج می شود.
.
.
.همچنین در ادامه ، فیلمی وجود دارد که سه میله به هم لولا شده اند و توسط حرکت کردن پایه ،
به حالت عمودی در می آیند. ( کاربرد ریاضیات برای کنترل پاندول معکوس سه میله ای )
در اینجا لولاها بدون موتور هستند و فقط پایه حرکت افقی دارد.
.
.
.
آن چیزی که باعث فرود عمودی و دقیق می شود ، همان چیزی است که در آزمایشگاه پاندول معکوس سه تایی را کنترل کرد!
و این دو نیز شکل ریاضی شده‌ی حرکت آن دلقک هستند!
به بیان علمی‌تر می‌توان گفت که مدل ریاضی ( یعنی همان معادلات حاکم بر پدیده‌ها ) برای هر سه پدیده یکی است.
مدل ریاضی ، همان فرمول‌هایی هستند که از دل فیزیک پلی به ریاضیات می‌زنند.
ارتباطات بیان شده در قالب مثال بالا ، باعث تقویت شهود فیزیکی می‌شود.
علاوه بر آنچه ذکر شده شباهت پدیده‌ها در موارد متعددی دیگری نیز وجود دارد.
به عنوان مثال گندزدایی و تصفیه‌ی آب در شهرها به صورت کلی شبیه به عملکرد کلیه در بدن انسان است.
البته این موضوع ازکاربرد ریاضیات حوزه‌ی سیالات و آمار ، استفاده می‌کند.
دیدگاهتان را بنویسید