Cos'è la vibrazione casuale?
La vibrazione casuale è qualsiasi vibrazione che non segue uno schema.È presente in una certa misura in un'ampia varietà di sistemi meccanici ed elettrici.Sebbene le vibrazioni casuali non possano essere previste esattamente, le statistiche possono generare informazioni utili per gli ambienti di vibrazione.Le auto sull'autostrada e sul lancio dei razzi sono due situazioni che possono affrontare intense vibrazioni casuali.Gli ingegneri utilizzano dati statistici per simulare questa vibrazione in laboratorio.
Alcune probabilità di comportamento a vibrazione casuale spesso possono essere previste.Ad esempio, se un'auto sull'autostrada sta vibrando casualmente nella direzione verticale, le sue posizioni future sopra il suolo non possono essere conosciute esattamente.La probabilità che l'auto sia al di sopra di una certa altezza, tuttavia, può essere prevista.Ciò è possibile perché il comportamento casuale segue una distribuzione normale o "curva a campana".Il comportamento di tale sistema può essere analizzato con gli strumenti delle statistiche.
L'analisi statistica può fornire informazioni come il valore medio di molte misurazioni.Nell'esempio dell'auto, l'altezza media da terra può essere qualcosa come 1 piede (30,5 cm).In un campione sufficientemente ampio di misurazioni, le statistiche possono anche fornire deviazioni standard.Una deviazione standard è la distanza dal valore medio che contiene il 68,2% di tutti i punti dati.Per il test di vibrazione dell'auto, il 68,2% delle misurazioni di altezza può essere entro 1 pollice (2,54 cm) dall'altezza media.
Quando è stata calcolata la deviazione standard dei dati di test, gli ingegneri possono utilizzarlo per progettare prodotti.Le condizioni di vibrazione casuale su molte autostrade diverse sono simili, quindi i dati statistici sono abbastanza affidabili.Gli ingegneri utilizzano questi dati per replicare le condizioni di vibrazione in un laboratorio, dove è più facile eseguire test su diversi progetti di prodotto.
Un'altra situazione che sperimenta vibrazioni casuali è un lancio missilistico.I payload di razzo sentono un picco iniziale in vibrazione quando il motore si accende.Pochi secondi dopo, le vibrazioni provengono principalmente dalla combustione del motore.Dopo che il razzo supera la velocità del suono, la vibrazione proviene principalmente da onde d'urto e effetti aerodinamici sul veicolo.Successivamente, alcune vibrazioni possono derivare da propulsori più piccoli che correggono l'orientamento del razzo.
Come con l'auto, i razzi e i loro carichi utili devono essere progettati per sopravvivere a vibrazioni casuali.Gli ingegneri devono conoscere i dati statistici della vibrazione in modo che possano riprodurre queste condizioni in laboratorio.Sarebbe poco pratico lanciare un razzo di prova ogni volta che doveva essere testato un nuovo progetto di payload.Piuttosto, gli ingegneri mettono i sensori sui razzi lanciati e quindi usano questi dati in seguito.