藏文科普｜所以，手機到底是咋計步數的？

慣性的妙用

慣性在人們孩提時就向每個人宣告了它的存在。無論是蹣跚學步的嬰幼兒，還是健步行走的成年人，誰沒有被地面障礙物絆倒的體驗？

人走動或跑動時，整個人體獲得了向前運動的速度。當其腳下被地面障礙物絆時，因障礙物阻擋或受地面摩擦力的阻礙作用，腳步會停下，無法向前運動，但身體的上部卻未受到阻力作用，依然要保持原有運動趨勢繼續前行，此時上身前傾，當傾斜的身體重心越過身體重心線後，被絆住的腳步未能及時向前移動以支撐身體平衡，在重力作用下，身體上半身獲得向下的加速度，從而失去平衡，重重地砸向地面，這就是摔跤發生的原因。

摔倒的原因示意圖

其實，在許多智慧裝置中也隱藏著許多利用慣性的特殊功能。就拿走路健身來說，人們常使用智慧手機的計步功能進行步數監測。那麼手機是怎樣進行計步的呢？

科學家發現高速自轉的物體，其自轉軸都能用來判別或標示一定的方向。譬如地球就是一個繞地軸高速旋轉的天體，因此人們即使每天坐著也能“日行八萬裡”（相當於463米/秒，比聲音在空氣中的傳播速度都大），故依據地軸的方向可以判別地球的南北方向，而人們也依據這一原理髮明瞭陀螺儀。

智慧手機內就安裝有慣性陀螺儀裝置，其中運用的旋轉物或滑塊結構，都是對慣性原理的運用。當手機隨著人們使用而發生上下及前後左右等空間位置變化時，機體內的陀螺儀旋轉體或滑塊因慣性作用，並不能時時隨機體的空間位置變化而立即改變，依然要保持原來的運動或靜止狀態，即保持原有的空間方向或位置，於是手機機體與陀螺儀旋轉體的軸線就會出現偏差，或迫使陀螺儀中的慣性滑塊與原有的空間位置出現位移，從而引起電路中的電流或電壓等資訊變化。手機就透過這個變化“感知”出方向的改變。

種類繁多的陀螺儀

當人們將手機放在身上步行或跑動時，手機的運動方向及幅度會產生有規律的姿態變化，慣性陀螺儀和一種被稱為加速度計的部件便“感知”到手機姿態及空間位置的改變，透過大資料分析，將對應行走或跑步的規律性變化資訊，以人們行進步數的資訊呈現出來，這就是手機計步器功能的基本原理。

此外，科學家還利用陀螺儀“感知”方向和運動幅度的能力，開發出了手機或數碼相機拍攝中的防抖功能，透過手機或相機不斷地自我調整機身姿態，實現防抖效果。諸如智慧手機具有的“搖一搖”找朋友、“發紅包”或向既定收款賬戶支付錢款等功能，也離不開陀螺儀的慣性定位基礎元件的作用。

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