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¿Su nueva MacBook se estrellará contra el suelo sin MagSafe? (Sí.)

Noticias Colaborador sénior, Tabletas 11 de marzo de 2015 8:23 p.m. PDT

Quizás deberíamos haber leído como un presagio que el adaptador MagSafe 2 para conectores MagSafe originales más antiguos figuraba como descontinuado en la Apple Store en los EE. UU. Y Canadá la semana pasada. Su de nuevo en existencia esta semana, pero el futuro de MagSafe en las nuevas computadoras portátiles Mac es incierto con la revelación de la MacBook de un solo puerto. Con solo una conexión USB-C para alimentación, datos y visualización, MagSafe puede estar en camino de cantar con el coro invisible.



Es una pena porque Apple ha vuelto a capacitar a personas de todas las edades, y tal vez a algunos animales, para que no se preocupen por los cables de alimentación de los portátiles Mac. ¡Avanzar! Párese sobre él, tropiece con él, tírelo: la fuerza del menor esfuerzo lo libera.

Citar Patente MagSafe de Apple :





... el área de superficie de dos mitades atraídas magnéticamente determina el número de líneas de flujo magnético y, por lo tanto, la fuerza de sujeción entre ellas porque la fuerza de sujeción es proporcional al área de contacto entre las dos mitades atraídas magnéticamente ...

Lo que ellos dicen.



Un cable USB tipo C (o USB-C) no tiene esa ventaja. Tiene dos diferencias claras: primero, un extremo macho USB-C, como la punta de un cable, se conecta a un puerto, muy parecido a las conexiones USB Tipo A y Tipo B más grandes y profundas.

En segundo lugar, mientras que MagSafe se optimizó para ayudar con la fuerza no axial, en cualquier dirección, excepto en línea recta, el enchufe y el conector tipo USB-C sufren lo peor de eso. Como astrofísico Katie Mack dijo, La genialidad del conector MagSafe es que si aplica una fuerza en cualquier otra dirección Rompe el sello magnético con mucha facilidad, y luego prácticamente no se requiere fuerza para quitar el conector por completo.

MagSafe (derecha) y MagSafe 2 (izquierda) no son tan versátiles como USB-C, pero nos han salvado el tocino muchas veces.

Pero, ¿qué probabilidades hay de que un disparador de cables saque una nueva MacBook de una superficie en comparación con el cable USB-C que sale primero? Mis cálculos, examinados por Mack y una variedad de ingenieros, muestran que es casi seguro que la MacBook se moverá un poco o mucho a menos que todas sus estrellas se alineen perfectamente.

¡Esperar! Se acercan algunas matemáticas, pero vale la pena.

Hay un disturbio en la fuerza

El Foro de Implementadores USB especifica Precisamente cuánta fuerza se debe requerir para liberar un cable USB-C, medida en newtons (N), que es la fuerza requerida para acelerar un kilogramo (kg) de masa a 1 metro por segundo al cuadrado (1 m / s2). Debido a que un objeto en aceleración aumenta continuamente su velocidad, un objeto que viaja en reposo y se mueve a 1 m / s2atraviesa 0,5 m (1,6 pies) en el primer segundo, 2 m en el segundo segundo y 4,5 m en el tercer segundo.

El grupo USB dice que un conector nuevo debería requerir de 8N a 20N de fuerza de extracción. Después de 10,000 ciclos de conexión, no se deben requerir menos de 6N. (Para comparar con algo con lo que ya está familiarizado, los conectores USB tipo A que se venden como piezas suelen tener una fuerza mínima de extracción de 10 N).

El MacBook ejerce su propio tirón, simplemente sentado allí. Comenzamos con su masa, 2,03 libras (0,92 kg), que requeriría una fuerza de aproximadamente 0,9 N para acelerarla a 1 m / s.2. Pero también tenemos gravedad en nuestro mundo, y se debe calcular la llamada fuerza normal. Supongamos que la MacBook está en una superficie nivelada. La tierra ejerce un tirón de aproximadamente 10 m / s2en la superficie. Multiplicamos eso por 0.92 kg para obtener nuestra fuerza en newtons, o aproximadamente 9N. (Ingeniero aeroespacial Bradley Grzesiak me advirtió que evitara demasiados lugares decimales: la gravedad de la Tierra varía lo suficiente en todo el mundo).

Susie Ochs

El nuevo MacBook tiene pies de goma en la parte inferior, al igual que los portátiles Apple actuales. Pero también es más ligero, lo que significa que se necesita menos fuerza para moverlo.

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Pero tenemos que tener en cuenta la fricción. Suponga que la MacBook con patas de goma (tiene cuatro pies, como una MacBook Air) está sobre una mesa de madera. Un coeficiente de fricción estándar para caucho sobre madera, la comparación más cercana que pude encontrar, es 0,70 para la fricción estática (a veces llamada fricción) o fricción en reposo. Dr. Drang —El nombre de Internet de un ingeniero consultor que escribe cosas sumamente inteligentes sobre ciencia, software e ingeniería— sugirió por correo electrónico que 0,70 es optimista para muchas superficies y 0,40 más razonable.

Ahora multiplicamos el coeficiente de 0,70 para obtener aproximadamente 6N, o 0,40 para obtener aproximadamente 4N. Si la computadora portátil está sobre una mesa de vidrio o metal resbaladizo, el coeficiente podría ser 0.20, o 2N más o menos. Considere la gravedad: este rango de 2N a 6N es aproximadamente del 20 al 60 por ciento de la gravedad de la Tierra. ¡No tanto!

Sin embargo, Grzesiak me señaló una Oficina Nacional de Estándares de 1942 (ahora NIST) informe de prueba sobre caucho (ver arriba) que analizó con más detalle el punto inicial de superar la fricción estática a varias tasas de aceleración inicial. Cuanto mayor sea la aceleración desde la velocidad cero, mayor será el coeficiente.

¿Quieres ponerte nerd sobre las propiedades de fricción del caucho? Oh, podemos ponernos nerviosos acerca de las propiedades de fricción del caucho.

Un tirón de un cable podría acelerar una computadora portátil tan rápidamente que el factor de coeficiente inicial de goma en una mesa de vidrio podría ser tan alto como 5, lo que significa que necesitaría una fuerza del orden de cinco gravedades terrestres (50N) para que la MacBook se mueva . Pero recuerde que la fuerza implica masa y aceleración: ¡un tirón abrupto de un peso pesado (como la pierna de un humano que se cruza con un cable) podría producir brevemente una fuerza de ese orden de magnitud!

Una vez que la computadora portátil ha superado la fricción estática, la fricción cinética entra en juego, lo que reduce drásticamente la fuerza necesaria para mantenerla en movimiento y acelerarla aún más.

Un buen resultado aplastante

Tenemos muchas condiciones iniciales idealizadas y estimadas, por lo que podemos realizar nuestros experimentos mentales ahora. (Le pedí a Apple su opinión, pero no recibí respuesta).

Tomemos el caso en el que alguien realiza la caída más perfecta de modo que la dirección de la fuerza sea absoluta y perfectamente opuesta al conector USB-C, de modo que no haya cizallamiento en ninguna otra orientación que debamos considerar.

En ese escenario, sabemos que necesita aplicar una fuerza inicial de entre 2N y 50N según los materiales y las suposiciones para hacer que la MacBook alcance una tasa de aceleración del mágico 1 m / s.2, pero luego menos fuerza a partir de entonces. Dado que necesitamos tirar de 8N a 20N para quitar el conector, esto es claramente ambiguo. ¿Se habrá salido el enchufe del gato cuando se haya superado la fricción estática?

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Y hay una arruga. Si aceleras más rápido , ejerces mayor fuerza. Es decir, lleve de 1 kilogramo a 2 m / s2, y la fuerza es 2N. Por lo tanto, tome la acción indicada anteriormente de la intersección de la pierna de alguien con el cable y suponga que la masa de la pierna involucrada en la fuerza es de 10 kg. Eso es un multiplicador de diez veces contra cualquier aceleración producida.

Se supone que la punta y el enchufe del cable miden solo 6 mm. Suponiendo que el extremo superior de la fuerza de extracción del USB, 20N, es la fricción estática y 8N es la fricción cinética, es posible que el cable se suelte en una fracción de segundo antes de que la computadora portátil se mueva mucho, si es que lo hace.

El Dr. Drang me explicó más:

Lo que le sucede al MacBook cuando tira del cable tiene menos que ver con la fuerza que aplica que con la rapidez con la que lo aplica. Si tira del cable con velocidad constante o con cualquier aceleración inferior a 4,8 m / s2, el conector nunca saldrá y tirarás la MacBook al suelo. Si tira del cable con una aceleración superior a 17,8 m / s2, el conector saldrá y lanzarás un suspiro de alivio.

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Debido a que el USB Implementors Forum describe una amplia gama de especificaciones, hasta que se pruebe el adaptador USB-C específico de Apple en varias computadoras para determinar la fuerza de extracción, es imposible saber la aceleración necesaria.

Veamos también los casos con cizalla, en los que el cable se tropieza o se tira en cualquier ángulo u orientación. Mack señaló: Sacar el cable limpiamente sería muy difícil de hacer por accidente. Si tira en cualquier ángulo que no sea recto, es bastante difícil, ya que la fuerza ahora se dirige en una dirección que aumentaría mucho la fricción.

Tanto el Dr. Drang como Mack dijeron que si la computadora portátil estaba lo suficientemente libre como para ser arrastrada de una superficie, ese corte podría reducirse girando primero la computadora portátil a un ángulo horizontal menos oblicuo. Sin embargo, todavía queda la cuestión del ángulo desde la MacBook hasta el punto del cable donde se aplica la fuerza. Probablemente sea vertical, una caída desde la ranura del enchufe hasta el piso donde el pie o la pierna de alguien se engancha en el cable.

Greg Koenig, diseñador industrial en Portland, Oregon, y director de Laboratorios Luma , examinó las imágenes de la placa lógica de Apple y otras fotos de la MacBook a mi solicitud. Señaló que el conector hembra USB-C no es parte de la placa lógica principal, a diferencia de los conectores de MacBooks anteriores. Esto aísla el daño, si ocurriera alguno.

manzana

La placa lógica de la nueva MacBook no se extiende hasta los bordes de la carcasa, por lo que si el puerto USB-C sufre daños, el resto de su MacBook podría no verse afectado. Suponiendo que no se haya estrellado contra el suelo.

Koenig dice que el diseño del puerto no expone ninguna parte de la chapa más allá de la carcasa de aluminio. Con suficiente fuerza oblicua, la cabeza de metal del cable se sujetará contra el marco de la MacBook, sin ejercer presión directamente sobre el puerto. Si la computadora portátil está suelta en una superficie, es casi seguro que tirar oblicuamente del cable traerá la computadora portátil consigo de manera más confiable que en nuestro experimento mental perfectamente directo.

Sin embargo, si la computadora portátil está asegurada de alguna manera, incluso si la sostiene con fuerza en sus manos, el extremo del enchufe macho del cable es probablemente el punto débil y se rompería, dijo Koenig, dejando su caparazón en el USB. -C puerto, potencialmente sin causar ningún daño a la MacBook. Luego, la carcasa de metal se podría quitar con cuidado.

Trip the ligero fantástico

En cierto nivel, estoy tratando de aplicar ingeniería inversa al pensamiento de Apple sobre el diseño y las pruebas, tanto en su mayor participación de ingeniería en la configuración de USB-C como en su implementación particular. Todos los cálculos y ejercicios anteriores ciertamente se han realizado mil veces en simulación y creación de prototipos internamente, dando forma al desarrollo del zócalo, la placa lógica, los cables externos y más.

Al final, no es suficiente. Las computadoras portátiles Mac se van a estrellar contra el suelo en cantidades mucho mayores que en los últimos años. Escuché decir desde el lunes por la mañana que MagSafe fue la mejor característica de hardware que Apple inventó para sus computadoras portátiles, y me es difícil negarlo, aunque la duración extralarga de la batería también es buena.

Claramente, MagSafe fue mejor y los expertos están de acuerdo. Recomiendo volver a capacitar a sus niños pequeños ahora.

(Gracias también a Ramez Naam por educarme en algunas de las ideas de física y escupir.)