Impactkracht op de hiel en het been van een hardloper tijdens het hardlopen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Voor mijn project wilde ik de hoeveelheid kracht testen waaraan de hiel en het been van een hardloper worden blootgesteld, en of nieuwe hardloopschoenen de kracht echt verminderen. Een accelerometer is een apparaat dat versnelling in de X-, Y- en Z-assen detecteert. Versnelling wordt gemeten in G-krachten, één G-kracht is gelijk aan de versnelling van de zwaartekracht op aarde die alle dingen te allen tijde ervaren. Ik gebruik deze versnellingsmeter om te testen hoeveel G-krachten mijn hiel en been ervaren tijdens het hardlopen, en of er een verschil is tussen nieuwere en oudere schoenen. Er zijn veel voorkomende misvattingen over het nodig hebben van nieuwe hardloopschoenen. Veel mensen denken dat Nike tegen je liegt als ze je vertellen dat je elke 500 kilometer nieuwe schoenen moet kopen. Hardloopschoenenbedrijven en hardloopwinkels, zoals Poulsbo running (mijn plaatselijke hardloopwinkel) bijvoorbeeld, zullen je vertellen dat je jezelf pijn zult doen als je je schoenen niet vaak vervangt. Ik weet echter niet zeker of dat helemaal waar is, en daarom besloot ik het zelf te testen. De oorzaak van deze hardloopblessures die je volgens hen krijgt als je geen nieuwe schoenen hebt, zijn afgeleid van de hoeveelheid kracht die je been en hiel ervaren. Ze zeggen dat nieuwe schoenen de kracht beter verminderen dan oude schoenen, maar ik ben er niet van overtuigd dat dat waar is. Dit project zal nuttig zijn voor veel mensen, vooral degenen die vatbaar zijn voor hardloopgerelateerde blessures, en degenen die er meer over willen weten. Mijn project zal bepalen of deze bedrijven de waarheid vertellen, of dat ze je gewoon proberen om nog een stel Benjamins te betalen.

Benodigdheden

1x Arduino uno

1x Sparkfun adxl377 versnellingsmeter

1x broodplank

1x veel jumperdraden

1x knop

1x LED

2x 10k weerstanden

2x 30k weerstanden

6x draden die ongeveer even lang zijn als het been van de hardloper

1x laptop die de Arduino IDE kan draaien

Extra componenten die nodig zijn voor de secundaire build:

1x LCD-scherm

1x potmeter

1x veel meer jumperdraden

Stap 1: Mijn eerste build

Mijn eerste build was een proof of concept. Ik wilde er zeker van zijn dat dit project mogelijk was voordat ik er tijd en geld in ging investeren. Ik gebruikte een versnellingsmeter, Arduino, vier jumperdraden en mijn laptop waarop de code werd uitgevoerd. Deze proof of concept was erg belangrijk omdat ik een aantal waardevolle lessen heb geleerd met betrekking tot de code. Maar het belangrijkste was dat ik leerde dat dit project mogelijk was.

Stap 2: Secundaire build

Eerst en vooral wil ik zeggen dat deze build niet nodig was voor de uiteindelijke build, en er zijn wel wat extra componenten voor nodig, dus deze stap is volledig optioneel. Ik voegde een Liquid Crystal Display (LCD) toe zodat het me de G-krachtwaarden op een computer kon geven zonder de Arduino IDE. voor deze build had ik de Arduino IDE en de code nodig om de uitvoergegevens van de accelerometer te kunnen ontvangen. Met deze nieuwe build kan ik de Arduino vanaf elke stroombron laten werken, het hoeft niet eens een computer te zijn. Ik heb ook een potentiometer toegevoegd, zodat ik de achtergrondverlichting op het LCD-scherm kon aanpassen. Dit zou handig kunnen zijn als ik het buiten zou gebruiken en de zon op het scherm scheen. We zijn allemaal in de situatie geweest waarin je je smartphone buiten probeerde te gebruiken, maar het licht van de zon maakt het moeilijk om het scherm te zien. Dus je probeert de zon te blokkeren met je hand, of je draait je rug naar de zon om te proberen haar te blokkeren. Een andere manier om dit veelvoorkomende probleem op te lossen, is door de helderheid van uw scherm hoger te zetten, en dat is precies waar de potentiometer voor is. Ik zou de uitvoergegevens niet zo goed kunnen zien, maar ik zou de achtergrondverlichting kunnen aanpassen zodat ik het perfect kon zien. De aanpassing van de achtergrondverlichting kan ook in andere gevallen van pas komen.

Stap 3: Derde en laatste build

Voor mijn derde en laatste build heb ik alle beste eigenschappen van al mijn vorige builds gecombineerd in één bord. Ik eindigde met een zeer verfijnde en compacte module, en de lange draden konden langs mijn been lopen zonder mijn vorm te hinderen. Ik heb een knop toegevoegd zodat ik op elk gewenst moment mijn gegevensverzameling kan starten en stoppen. Dit was heel cruciaal om goede gegevens te krijgen, omdat ik zou kunnen beginnen met verzamelen zodra ik begon met hardlopen en zodra ik stopte. Alle verzamelde gegevens hadden dus betrekking op het eigenlijke experiment. Ik heb ook een LED toegevoegd zodat ik wist wanneer de gegevensverzameling aan of uit was. Deze laatste build werd uiteindelijk een groot succes en het was precies waar ik op had gehoopt.

Stap 4: Problemen oplossen en enkele problemen die ik onderweg had

Ik heb veel problemen gehad met projecten. Voor een van mijn eerste versnellingsmeters was het erg moeilijk om de bedrading, codering, ontwerp en gegevens correct te krijgen. Het ontwerp was erg moeilijk omdat ik veel beperkingen heb, bijvoorbeeld hoe zwaar het is, of hoe groot het is. Ik moet kunnen rennen en ik wil zo dicht mogelijk bij mijn normale hardloopvorm kunnen rennen om dit experiment nauwkeurig te laten zijn. Het coderen was ook erg moeilijk en vereiste veel trouble shooting. Ik had problemen met het lezen van een juiste hoeveelheid G's van mijn versnellingsmeter. De mma8452q (mijn versnellingsmeter) komt uit op acht G's. Soms, als ik mijn voet nauwelijks de vloer aanraakte, las ik acht G's en dat is gewoon onjuist, omdat het veel te hoog is. Na wat problemen oplossen en opnieuw coderen, was ik echter in staat om de schaal correct te krijgen.

Stap 5: Mijn code

Ik heb een van de voorbeelden uit de Sparkfun-bibliotheek gebruikt, en ik heb zelf ook een knop en LED toegevoegd. dit was vrij eenvoudig omdat er voorbeelden zijn van alles in dit project, maar je moet er wel meer dan één combineren

Stap 6: Conclusie en gegevensanalyse

Ik zie dit project als een groot succes. Ik heb bijna alle, zo niet alle, doelen bereikt. Ik heb veel bruikbare gegevens kunnen verzamelen. Ik heb veel geleerd over codering, bedrading, Arduino's elektronische componenten, het bouwen van een compact modulair systeem, G-kracht en hardlopen. Om nu mijn verklaring uit mijn openingsparagraaf te accepteren of af te wijzen, en de hele reden waarom ik dit project ben begonnen. Ik wilde het ongelijk van de bedrijven bewijzen door te laten zien dat je niet elke 500 kilometer nieuwe schoenen hoeft te kopen. Verminderen nieuwe schoenen echt de hoeveelheid G-krachten die de hiel en het been van een hardloper ervaren tijdens het hardlopen? Het antwoord is ja. Ik vergeleek de hoeveelheid G-krachten die mijn hiel ervoer in een paar nieuwe hardloopschoenen, oude hardloopschoenen, bestelwagens, en ter controle, ik droeg alleen sokken. Ik ontdekte dat ik in mijn sokken tot acht G's ervoer. Dit was hetzelfde aantal G's als de busjes, wat te verwachten was. In de oude hardloopschoenen ervoer ik tot zes G's. in de nieuwe lopers heb ik niet meer dan vier G's ervaren. Zoals we kunnen zien, waren de nieuwe lopers het beste in het verminderen van de impactkracht, en de bestelwagens waren het slechtst (de sokken niet meegerekend omdat dit de controlevariabele was). Ik denk dat ik met mijn setup van minder dan twintig dollar niet kan weerleggen wat de 2,5 miljard dollar die Nike de afgelopen vijf jaar aan onderzoek en ontwikkeling heeft uitgegeven voor hen heeft bewezen. Misschien zal ik de volgende keer dertig uitgeven en we zullen zien wat er dan gebeurt.