Hi fi плеер с функцией usb цап. Из цифры в ноты: лучший портативный ЦАП
Все мы слышали о невесомости. При этом слове мы представляем себе космонавтов, свободно плавающих внутри космической станции. Давайте с вами попытаемся ответить на простой с виду вопрос: что же такое эта самая невесомость?
НЕ ВЕСОМОСТЬ, то есть отсутствие у тела веса. То есть, чтобы правильно понять, что такое невесомость, мы должны чётко себе представлять, что такое вес тела.
Вес
— сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести. Определяется выражением:
P = mg , где:
Р - вес тела, m - масса тела, g - ускорение свободного падения.
Значение веса пропорционально ускорению свободного падения, которое зависит от высоты над земной поверхностью, а также ввиду ее вращения - от географических координат точки измерения.
При движении системы тело — опора (или подвес) относительно инерциальной системы отсчёта c ускорением а вес перестаёт совпадать с силой тяжести, действующей на это тело:
P = m(g - а)
В результате вращения Земли существует широтное уменьшение веса: на экваторе примерно на 0,3 % меньше, чем на полюсах.
Надо ещё отметить, что согласно Третьему Закону Ньютона, не только тело воздействует на опору (подвес), но и опора (подвес) воздействуют на тело с силой, называемой силой реакции опоры (подвеса). Эта сила численно равна весу тела и направлена противоположно действию силы тяжести. Тогда, на тело действуют две силы, равные по величине и противоположные по направлению, то есть их равнодействующая равна нулю, значит тело либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.
Значит, невесомость (отсутствие веса) - это состояние, в котором отсутствует сила взаимодействия тела с опорой (или подвесом), возникающая в связи с гравитационным притяжением, действием других массовых сил, в частности силы инерции, возникающей при ускоренном движении тела.
Тогда, давайте подумаем, что будет, если и тело и его опора будут падать в поле сил тяготения. Тогда, так как и опора и тело будут двигаться с одинаковой скоростью, тело не будет давить своей массой на эту опору, то есть не будет воздействовать на неё. То есть вес тела (сила, с которой оно воздействует на опору) равен нулю. Где это можно наблюдать на практике? Представим себе кабину лифта, сорвавшуюся с тросов и свободно падающую в шахте. И кабина и пассажир двигаются с одинаковым ускорением g = 9,8 м/с 2 . Тогда, пассажир не будет воздействовать на пол лифта, то есть будет испытывать состояние невесомости. Тогда он сможет свободно плавать в пространстве кабины лифта. Естественно, этот эксперимент обычно приводит к гибели подопытного. Но есть более привычная ситуация. Когда лифт только начинает движение вниз (то есть движется ускоренно, набирая свою обычную скорость), ваше тело ещё не набрало этой скорости и почти не давит на пол, значит - почти ничего не весит. Потом, когда лифт разогнался и далее движется равномерно, вместе с ним равномерно движетесь и вы, следовательно, вы как обычно давите своим телом на опору (пол лифта), значит состояния невесомости нет.
Полёт на космическом аппарате, вращающемся по орбите вокруг Земли, представляет собой не что иное, как постоянное падение на Землю. Просто, аппарат движется по орбите с очень большой скоростью(ок. 8 км/сек), и падая на Землю (вертикально), он успевает пройти в горизонтальном направлении такое расстояние, что в виду шарообразности Земли, расстояние до её поверхности не уменьшается. Тело падает, при этом не падая. Парадокс? Реальность!
То есть, кабина космического аппарата - это тот же лифт, сорвавшийся с тросов. И все тела, находящиеся внутри неё будут испытывать состояние невесомости. Они будут свободно плавать в кабине космического аппарата, при этом будут иметь место несколько интересных эффектов, о которых я расскажу в одном из следующих постов.
Для тренировки космонавтов на Земле мы можем кратковременно создавать состояние невесомости. Специальный самолёт пикирует по гиперболической траектории, то есть фактически падает с ускорением g, падают с тем же ускорением и люди в его кабине. То есть, они пребывают в состоянии невесомости. Таким способом можно создавать невесомость на время порядка одной минуты, после чего самолёт переходит из пикирования в набор высоты, а потом снова пикирует и всё повторяется опять. Так невесомость можно создать и на Земле.
Очень важным является понимание того, что вес
и масса
тела строго говоря не есть одно и то же, хотя в обиходе понятие "вес" часто употребляется, когда речь идёт о массе тел. Определение весу тела уже было дано выше. А масса тела - это мера его инертности, то есть способности сохранять своё состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при воздействии на него других тел, пытающихся это состояние изменить. Взаимодействие тел характеризуется такой величиной, как силой. При воздействии на тело силой F
, ему сообщается ускорение а
, зависящее от массы тела m
:
a = F / m.
Мы видим, что чем больше масса тела, тем меньше ускорение, сообщённое ему силой той же величины. Если мы попытаемся проверить это сначала на Земле, а потом на борту космического аппарата (в невесомости), мы увидим, что это правило выполняется в обоих случаях. То есть, масса и вес тела - не одно и то же. Вес тела может и исчезать, а масса тела всегда сохраняется. Правда, в релятивистской механике, масса тел может изменяться (увеличиваться вплоть до бесконечности), но это уже совсем другая история, которая, правда тоже однажды станет объектом нашего рассмотрения.
А пока - до новых встреч. Спасибо всем, кто дочитал до конца, ибо "многобукав" даётся не каждому, а только самым любознательным.
Невесомость - точнее, микрогравитация, - это особое состояние за пределами земной (или какой-либо другой) гравитации, когда она практически не ощущается, и тело космонавта находится в состоянии непрекращаемого свободного падения. Невесомость можно испытать, например, в свободно падающем лифте или самолете (такие самолеты-акробаты используются для тренировок в искусственной невесомости), или на орбите Земли, на Международной космической станции. Длительное воздействие невесомости пагубно влияет на физическое состояние космонавтов, поэтому ученые изучают, как снизить уровень потери мышечной и костной массы в условиях микрогравитации, чтобы обезопасить будущих путешественников на Марс и дальше, за пределы Земли. Буквально полгода, проведенные на орбите, вызывают необратимые изменения в организме человека.
Длительное пребывание в условиях невесомости приводит к проблемам со здоровьем - это факт. Например, людям уже известно, что при полете на астронавты смогут испытать широкий спектр медицинских проблем, в числе которых есть атрофия мышц, недостаток кальция, ухудшение работы сердечно-легочной системы, нарушение зрения и даже ослабление иммунитета. Исследователи из мичиганской Больницы Генри Форда дополнили этот список еще одной проблемой - было доказано, что невесомость разрушает суставы, которые не восстанавливаются даже после возвращения на Землю.
На прошлых уроках мы с вами разобрали, что такое сила всемирного тяготения и ее частный случай - сила тяжести, которая действует на тела, находящиеся на Земле.
Сила тяжести - сила, действующая на любое материальное тело, находящееся вблизи поверхности Земли или другого астрономического тела. Сила тяжести играет важнейшую роль в нашей жизни, поскольку ее воздействию подвержено все, что нас окружает. Сегодня мы разберем еще одну силу, которая чаще всего связана с силой тяжести. Это сила - вес тела. Тема сегодняшнего урока: «Вес тела. Невесомость»
Под действием силы упругости, которая приложена к верхнему краю тела, это тело, в свою очередь, также деформируется, возникает другая сила упругости, обусловленная деформацией тела. Эта сила приложена к нижнему краю пружины. Кроме того, она равна по модулю силе упругости пружины и направлена вниз. Именно эту силу упругости тела мы и будем называть его весом, то есть вес тела приложен к пружине и направлен вниз.
После того как колебания тела на пружине затухнут, система придет в состояние равновесия, в котором сумма сил, действующих на тело, будет равна нулю. Это значит, что сила тяжести равна по модулю и противоположна по направлению силе упругости пружины (Рис. 2). Последняя равна по модулю и противоположна по направлению весу тела, как мы уже выяснили. Значит, сила тяжести по модулю равна весу тела. Данное соотношение не универсально, но в нашем примере - справедливо.
Рис. 2. Вес и сила тяжести ()
Приведенная формула не означает, что сила тяжести и вес - одно и то же. Эти две силы разные по своей природе. Вес - это сила упругости, приложенная к подвесу со стороны тела, а сила тяжести - это сила, приложенная к телу со стороны Земли.
Рис. 3. Вес и сила тяжести тела на подвесе и на опоре ()
Выясним некоторые особенности веса. Вес - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, из этого следует, что если тело не подвешено или не закреплено на опоре, то его вес равен нулю. Данный вывод кажется противоречивым нашему повседневному опыту. Однако он имеет вполне справедливые физические примеры.
Если пружину с подвешенным к ней телом отпустить и позволить ей свободно падать, то указатель динамометра будет показывать нулевое значение (Рис. 4). Причина этого проста: груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением (g) и одинаковой нулевой начальной скоростью (V 0). Нижний конец пружины движется синхронно с грузом, при этом пружина не деформируется и силы упругости в пружине не возникает. Следовательно, не возникает и встречной силы упругости, которая является весом тела, то есть тело не обладает весом, или является невесомым.
Рис. 4. Свободное падение пружины с подвешенным к ней телом ()
Состояние невесомости возникает благодаря тому, что в земных условиях сила тяжести сообщает всем телам одинаковое ускорение, так называемое ускорение свободного падения. Для нашего примера мы можем сказать, что груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением. Если на тело действует только сила тяжести или только сила всемирного тяготения, то это тело находится в состоянии невесомости. Важно понимать, что в этом случае исчезает только вес тела, но не сила тяжести, действующая на это тело.
Состояние невесомости - не экзотика, довольно часто многие из вас его испытывали - любой человек, подпрыгивающий или спрыгивающий с какой либо высоты, до момента приземления находится в состоянии невесомости.
Рассмотрим случай, когда динамометр и прикрепленное к его пружине тело движутся вниз с некоторым ускорением, но не совершают при этом свободного падения. Показания динамометра уменьшатся по сравнению с показаниями при неподвижном грузе и пружине, значит, вес тела стал меньше, чем он был в состоянии покоя. В чем причина такого уменьшения? Дадим математическое объяснение, опираясь на второй закон Ньютона.
Рис. 5. Математическое объяснение веса тела ()
На тело действуют две силы: сила тяжести, направленная вниз, и сила упругости пружины, направленная вверх. Эти две силы сообщают телу ускорение. и уравнение движения будет иметь вид:
Выберем ось y (Рис. 5), поскольку все силы направлены вертикально, нам достаточно одной оси. В результате проецирования и переноса слагаемых получим - модуль силы упругости будет равен:
ma = mg - F упр
F упр = mg - ma,
где в левой и правой части уравнения стоят проекции сил, указанных во втором законе Ньютона, на ось y. Согласно определению, вес тела по модулю равен силе упругости пружины, и, подставив ее значение, получим:
P = F упр = mg - ma = m(g - а)
Вес тела равен произведению массы тела на разность ускорений. Из полученной формулы видно, что если модуль ускорения тела меньше модуля ускорения свободного падения, то вес тела меньше силы тяжести, то есть вес тела, движущегося ускоренно, меньше веса покоящегося тела.
Рассмотрим случай, когда тело с грузиком движется ускоренно вверх (Рис. 6).
Стрелка динамометра покажет значение веса тела большее, чем покоящегося груза.
Рис. 6. Тело с грузиком движется ускоренно вверх ()
Тело движется вверх, и его ускорение направлено туда же, следовательно, нам необходимо поменять знак проекции ускорения на ось у.
Из формулы видно, что теперь вес тела больше силы тяжести, то есть больше веса покоящегося тела.
Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой .
Это справедливо не только для тела, подвешенного на пружине, но и для тела, укрепленного на опоре.
Рассмотрим пример, в котором проявляется изменение тела при его ускоренном движении (Рис. 7).
Автомобиль движется по мосту выпуклой траектории, то есть по криволинейной траектории. Будем считать форму моста дугой окружности. Из кинематики мы знаем, что автомобиль движется с центростремительным ускорением, величина которого равна квадрату скорости, деленной на радиус кривизны моста. В момент нахождения его в наивысшей точке, это ускорение будет направлено вертикально вниз. Согласно второму закону Ньютона это ускорение сообщается автомобилю равнодействующей силой тяжести и силой реакции опоры.
Выберем координатную ось у, направленную вертикально вверх, и запишем это уравнение в проекции на выбранную ось, подставим значения и проведем преобразования:
Рис. 7. Наивысшая точка нахождения автомобиля ()
Вес автомобиля, по третьему закону Ньютона, равен по модулю силе реакции опоры (), при этом мы видим, что вес автомобиля по модулю меньше силы тяжести, то есть меньше веса неподвижного автомобиля.
Ракета при старте с Земли движется вертикально вверх с ускорением а=20 м/с 2 . Каков вес летчика-космонавта, находящегося в кабине ракеты, если его масса m=80 кг?
Совершенно очевидно, что ускорение ракеты направлено вверх и для решения мы должны использовать формулу веса тела для случая с перегрузом (Рис. 8).
Рис. 8. Иллюстрация к задаче
Необходимо отметить, что если неподвижное относительно Земли тело имеет вес 2400 Н, то его масса составляет 240 кг, то есть космонавт ощущает себя в три раза массивнее, чем есть на самом деле.
Мы разобрали понятие веса тела, выяснили основные свойства этой величины и получили формулы, которые позволяют нам рассчитать вес тела, движущегося с ускорением.
Если тело движется вертикально вниз, при этом модуль его ускорения меньше ускорения свободного падения, то вес тела уменьшается по сравнению со значением веса неподвижного тела.
Если тело движется ускоренно вертикально вверх, то его вес возрастает и при этом тело испытывает перегруз.
Список литературы
- Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) - М.: Мнемозина, 2012.
- Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. - М.: Мнемозина, 2014.
- Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика - 9, Москва, Просвещение, 1990.
Домашнее задание
- Дать определение весу тела.
- В чем различие между весом тела и силой тяжести?
- Когда возникает состояние невесомости?
- Интернет-портал Physics.kgsu.ru ().
- Интернет-портал Festival.1september.ru ().
- Интернет-портал Terver.ru ().
- Выходная мощность: > 300 мВт @ 32 Ω
- Поддерживаемые частоты: 32 КГц, 44.1 КГц, 48 КГц, 96 КГц
- Поддерживаемая битовая глубина: 16 бит и 24 бита
- Коэффициент гармонических искажений:
- Соотношение сигнал/шум: > 106 дБ
- Частотный диапазон: 20 Гц – 20 КГц (± 0.2 дБ)
- Рекомендуемый импеданс наушников: 16 Ω – 150 Ω
- Батарея: 3500 мА/ч, Li-Pol
- Размеры: 130 мм × 66,2 мм × 14,6 мм
- Вес: 162 гр
Упаковка и комплект поставки
Ставшая знакомой за несколько последних лет белая коробка из плотного картона с фотографией устройства. На одном из торцов — наклейка с кодом для проверки на оригинальность продукта.
В комплекте поставки есть все, о чем только можно мечтать. Сам усилитель в чехле занимает центральное место в упаковке, кроме него вы получите:
- 4 резиновых кольца для крепления E18 к смартфону обычного и большого размера,
- ножки, которые вы можете наклеить на E18, чтобы уберечь его от царапин при настольном использовании,
- короткий аудиокабель с двумя угловыми 3,5-мм разъемами,
- кабель-адаптер для подключения S/PDIF,
- пару кабелей для подключения смартфонов через USB OTG,
- пару кабелей для подключения Е18 к компьютеру.
Хочу отдельно отметить чехол: в Fiio отправили на свалку истории псевдобархат и сделали чехол с немного зауженным верхом на резинке, что делает его куда более удобным в использовании.
Как видите, комплект поставки максимально возможный.
Дизайн и управление
Во внешнем облике E18 тоже заметен отход от традиций, заложенных E07 и E17. Новый портативный «комбайн» больше похож на усилитель E12 . Пропал экран, цифровая регулировка громкости, само устройство стало ощутимо больше. Размер E18 почти один в один совпадает с iPhone 5, что немало, хотя на фоне современных Android-смартфонов этот ЦАП выглядит почти изящно. Увеличенный размер в первую очередь способствовал установке очень емкого аккумулятора в 3500 мА/ч, что позволяет E18 работать 12 часов в режиме ЦАП+усилитель или все 25 только усилителем. Разработчики также прекрасно понимают проблему владельцев современных смартфонов, поэтому E18 может при необходимости подзаряжать ваш телефон.
Внешне E18 очень похож на E12, за исключением декоративной серебристой полосы в верхней части. Тот же тонкий корпус со скосами по бокам, тот же черный алюминий с поперечными полосами текстуры. За прошедшие годы Fiio шагнули далеко вперед в области качества сборки, не стал исключением и E18 - позолоченные разъемы расположены строго по центру устройства, никаких швов и стыков, переключатели и регуляторы четко фиксируются и ходят достаточно туго для исключения случайных срабатываний.
Все элементы управления и интерфейсы расположены в торцах устройства. В верхней части находятся регулятор громкости, совмещенный с выключателем, гнездо выхода на наушники, универсальное гнездо линейного выхода/входа, переключатель усиления баса и переключатель gain. На правом торце сверху находятся три кнопки управления воспроизведением, позволяющие переключать треки, не задействуя экран вашего смартфона. Что особенно радует, они работают, даже когда E18 подключен к ноутбуку с OS X. В нижней части вы найдете два гнезда micro USB, переключатель режима работы и гнездо коаксиального выхода. Вместо экрана для индикации используются 4 небольших светодиода: три показывают уровень заряда аккумулятора, один служит индикатором включения.
Из всех элементов управления, наибольший интерес представляют именно два гнезда внизу и переключатель между ними.
Micro USB разъемов на нижней панели устройства два, так как в Fiio приняли очень мудрое решение и разделили зарядку устройства и подключение его по USB к компьютеру. Дело в том, что 5 вольт, которые отдаются для питания устройства по USB зачастую не очень хорошо отфильтрованы, и использование их для питания аудиоустройства приводит к появлению шума. В E07 и E17 это решалось с помощью отключения зарядки устройства через меню, что не очень удобно. В E18 пошли дальше и сделали для зарядки отдельный разъем: во-первых, это проще, чем переключатель в меню, во-вторых, разделение питания и сигнала на отдельные кабели - правильное решение с точки зрения звука. Кстати, помимо USB, можно использовать для зарядки качественный блок питания с USB-разъемом.
Переключатель снизу отвечает за то, в каком режиме ваш E18 будет подключаться к смартфонам: или как внешний ЦАП, для тех устройств, что понимают аудио через USB OTG, или как зарядное устройство, одновременно эти две функции выполнять невозможно. Кстати, будьте внимательны, чтобы не подключить E18 в режиме power bank к компьютеру: зарядить ноутбук он все равно не сможет.
Звук
Для прослушивания использовалось следующее оборудование:
- Apple MacBook Pro 15″ early 2011
- Decibel в роли плеера
- Записи в lossless-форматах
- Audio-GD NFB-6 в роли усилителя
- Наушники: AKG K702, Philips Fidelio X1 , Fischer Audio FA-003W «Non-profit»
Для обеспечения совместимости с Android-устройствами в E18 в роли USB-контроллера использован чип Tenor Te7022, ЦАПом служит хорошо зарекомендовавшая себя микросхема PCM1798. ЦАП умеет работать с сигналом вплоть до 32 бит/192 кГц, но в связи с ограничением Te7022, E18 поддерживает только 24 бит/96 кГц (что, впрочем, более чем достаточно для портативного устройства). В случае подключения к Android - все будет ограничено возможностями этой ОС, и, скорее всего, ЦАП будет работать в режиме 16 бит/44.1 кГц. Усилитель построен на связке из OPA1642 и двух LMH6643, что дает примерно ту же выходную мощность, что у E17. Традиционно низкий выходной импеданс устройства позволяет без проблем использовать его с многодрайверными «арматурными» наушниками, обычно чувствительными к этому параметру.
Для начала я оценил E18 в режиме ЦАПа, спасибо Fiio за то, что в E18 добавили линейный выход (в предыдущих моделях для этого нужен был хитрый переходник). Тут на полную раскрывается новый чип. Как большинство ЦАПов на микросхемах от Ti, E18 имеет звук с небольшим уклоном в теплоту, акцентом на бас и приближенные средние частоты. Это дает напористое и энергичное звучание, которое здорово подходит для большинства музыкальных жанров. «Расплачиваться» за это придется некоторым уменьшением воздушности и легкости верхних частот. Лично мне это кажется разумной сделкой, но тут в игру вступают личные вкусы, и только каждый отдельный покупатель способен решить является ли такой обмен интересным для него.
Также я послушал E18 в режиме усилителя. Именно так его можно использовать с большинством техники, не понимающей USB OTG. В этом режиме E18 работает вполне на уровне ближайших конкурентов, кое в чем даже превосходя их. Низкий уровень собственного шума (черный фон), хороший контроль большинства наушников (за исключением тугих динамических и изодинамических моделей), нейтральная подача без излишних отклонений в ту или иную сторону. Имеется традиционный для техники Fiio усилитель баса, поднимающий АЧХ на участке до 1 кГц, максимум в +6 дБ приходится на область в 50 гЦ. Это усиление баса часто позволяет добавить музыке недостающей плотности, особенно в случаях плохого качества записи.
Также без малейших проблем E18 работает и как внешний ЦАП при подключении к компьютеру, с хорошим плеером, работающим с устройством в Hog Mode, звук получается очень детальный, с неплохим драйвом и энергетикой.
Очень хорошо устройство справляется с наводками от телефона (не удивительно для устройства, которое предполагается носить на задней стороне смартфона): при низком gain и средней чувствительности наушников их не слышно, на чувствительных наушниках или при высоком gain наводки становятся слегка слышимыми, но на вполне терпимом уровне.
Выводы
Очень интересное устройство: новый для техники Fiio драйвовый звук (хотя, возможно, это изменение придется не всем по душе), богатая функциональность, долгое время работы, хороший дизайн и качество сборки. Добавив к этому доступную цену в 160 долларов, мы получаем очень интересное устройство. Компактных ЦАПов с поддержкой Android сейчас не так много, и их ценники заметно выше, но как это было с плеером Fiio X3, конкуренты подтянутся и представят свое видение устройства в данном ценовом сегменте, хотя к тому времени инженеры Fiio будут уже работать над чем-то новым.
