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pHYSIcS eXpeRTISe
pARTIAmO DA…
Un sistema di navigazione inerziale è un dispositivo che,
grazie a un computer in grado di elaborare i dati prove-
nienti dai sensori di moto di cui è equipaggiato un veicolo,
può controllarne costantemente posizione, velocità e acce-
lerazione. I mezzi che si av-
valgono di un sistema di
navigazione inerziale (solita-
mente razzi, missili, sotto-
marini, aerei militari o veico-
li aerospaziali) non hanno
bisogno di comunicare con
un satellite o una stazione
base per mantenere la rotta,
poiché è il sistema stesso
che, una volta ricevute le in-
dicazioni di posizione e velocità iniziali, fornisce, in tutti gli
istanti successivi, i dati di navigazione e controllo.
I sistemi di navigazione inerziale basano il loro funzio-
namento sull’utilizzo di giroscopi, accelerometri e com-
puter. In modo molto schematico potremmo dire che il
giroscopio fornisce informazioni sull’orientamento del
mezzo nello spazio, l’accelerometro misura le accelera-
zioni lineari e il computer, infine, ricorrendo al calcolo
integrale, dà informazioni sulla velocità e sulla posizione
del mezzo.
nella scheda Fisica e tecnologia. Perché, secondo te, INS
e gPS vengono frequentemente utilizzati in coppia nello
stesso veicolo?
eLABORA…
Passiamo ora a qualche cenno stori-
co: nella seguente tabella vengono
menzionate le principali tappe del-
lo sviluppo dei sistemi di navigazio-
ne inerziale. Dopo aver stabilito a
quale periodo storico si riferiscono
gli eventi elencati, ordinali crono-
logicamente numerandoli dal me-
no recente (1) al più recente (4).
I velivoli dell’aeronautica civile iniziano a essere
dotati di sistemi di navigazione inerziale.
….
Boikov brevetta un sistema di giroscopi montati su
una piattaforma in grado di mantenere il proprio
orientamento indipendentemente dal moto del
velivolo su cui si trova.
….
I sistemi inerziali vengono montati sui veicoli desti-
nati alla conquista della Luna.
….
Il primo sistema inerziale viene montato su un
missile w2.
….
eSpONI…
Alla luce di tutte le informazioni raccolte, scrivi un articolo
per un’ipotetica rivista di divulgazione scientifica in cui evi-
denzi funzionamento e utilità dei vari elementi che costitui-
scono un sistema di navigazione inerziale. Non dimenticare
di selezionare alcune immagini (puoi reperirle sul web) che
dovrai commentare con opportune didascalie.
cALcOLA…
Immagina che l’accelerometro di un sistema di navigazio-
ne inerziale, montato a bordo di una sonda spaziale, ab-
bia registrato una variazione dell’accelerazione nel tempo
che avviene secondo la legge
a
(
t
) = 16
−
48
t
+120
t
2
,
dove il tempo è espresso in secondi e l’accelerazione in
metri al secondo quadrato.
Con quali operazioni di calcolo l’elaboratore di cui è
dotato il sistema potrà ricavare velocità e spazio in fun-
zione del tempo? Quali leggi fornirà?
i sistemi di navigazione inerziale
eSpLORA…
Documentati e raccogli il maggior numero di informa-
zioni possibile su questo sistema di navigazione, meglio
noto come INS (
inertial navigation system
).
cONFRONTA…
Prova a cogliere differenze e analogie fra INS e sistema
di navigazione satellitare gPS, di cui abbiamo parlato
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