|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
MAKMAL SAINTIFIK KANAK-KANAK
Melawan daya empar. Makmal Sains Kanak-Kanak
Buku Panduan / Makmal Sains Kanak-Kanak Mari kita bercakap tentang fenomena fizikal yang memberi semua pemodel dan juruteknik banyak masalah. Namanya ketidakseimbangan. Kami juga akan menawarkan senjata yang boleh digunakan untuk mengalahkannya. Siapa yang dia kacau? Malah mereka yang belum belajar mekanik tahu apa itu daya empar. Lagipun, semua orang terpaksa memusingkan mainan yang diikat dengan benang di jari mereka. Daya yang digunakan oleh mainan menarik jari anda adalah emparan. Secara lebih tegas, daya emparan ialah daya yang dikenakan pada paksi putaran oleh jasad berputar. Daya yang serupa mengiringi sebarang putaran. Tetapi siapa yang perlu melawan mereka dan mengapa? Soalan ini pertama sekali boleh dijawab oleh seseorang yang mencuci pakaian mereka sendiri dalam mesin basuh. Mari kita ingat bagaimana pakaian diperah semasa mencuci menggunakan mesin. Jika cucian di dalam drum berputar - emparan - disusun dengan buruk, mesin mula bergegar dan bergemuruh seolah-olah mahu bertukar menjadi kereta kecil. Siapa yang menolaknya dari dalam? Sudah tentu, daya sentrifugal yang bertindak dari pakaian yang diikat. Kita perlu menjinakkannya - hentikan mesin dan letakkan pakaian dengan lebih rata. Perkara yang baik ialah emparan tidak berputar terlalu cepat: 300-500 rpm, jadi ia boleh dihentikan dengan sekali menekan butang. Tetapi dalam teknologi kita sentiasa berhadapan dengan kelajuan putaran yang jauh lebih tinggi dan jisim putaran yang besar. Daya emparan yang tidak seimbang kemudiannya boleh menyebabkan kemudaratan yang serius. Mereka menyebabkan getaran, meningkatkan geseran dan kehausan galas. Akibatnya, mesin cepat rosak. Dalam sesetengah kes, daya emparan mungkin tidak membenarkan batu mencapai kelajuan putaran yang diperlukan sama sekali. Mari kita lakukan sedikit percubaan: ambil motor mikroelektrik dan sambungkan kenalannya ke kutub bateri. Dengarkan putar halus pemutar berputar: kelajuan sudutnya adalah kira-kira 70 rps. Sekarang mari kita cuba melengkapkan motor dengan roda tenaga. Untuk memulakan, potong secara kasar roda daripada pemadam dengan tangan, tandakan bahagian tengahnya dengan mata dengan pensel, dan tekan pada batang dengan sedikit daya. Mari hidupkan enjin. Adakah anda merasakan bagaimana ia berdegup di tangan anda, bagaimana bunyi telah berubah berbanding sebelum ini? Ia menjadi lebih rendah kerana kelajuan putaran rotor berkurangan sebanyak 5-10 kali. Ini disebabkan oleh daya emparan tidak seimbang yang dicipta oleh roda tenaga getah. Sekarang sudah jelas mengapa kita melawan daya empar. Bagaimana untuk menghilangkannya - atau sebaliknya, dari kesan yang tidak diingini? Mengimbangi daya emparan yang dikenakan pada badan berputar dipanggil pengimbangan dalam kejuruteraan. Contoh paling mudah untuk mengimbangi ialah menyusun pakaian dalam emparan mesin basuh. Mengejar vektor berputar Malangnya, dalam kebanyakan kes, mengimbangi adalah lebih sukar. Teori pengimbangan rotor telah dibangunkan agak baru-baru ini - pada tahun 1935 - oleh saintis, mekanik dan pembina kapal yang luar biasa A. N. Krylov. Mari kita berkenalan dengan asas-asas teori ini. Biarkan badan kecil berjisim m (titik bahan) berputar dalam bulatan, membuat n pusingan seminit. Dalam mekanik, kelajuan putaran biasanya diukur dengan sudut putaran sesaat; kuantiti ini dipanggil halaju sudut dan dilambangkan dengan huruf Yunani ω (omega). Terdapat 60 s dalam satu minit, 2Pi radian dalam satu pusingan, jadi ω = 2Pi*n/60=0,1 n. Mari kita nyatakan dengan R vektor yang diarahkan dari paksi ke badan berputar. Panjangnya adalah sama dengan jejari bulatan putaran, oleh itu R dipanggil vektor jejari (Rajah 1).
Ternyata vektor daya emparan F diperoleh dengan mendarabkan vektor jejari dengan jisim badan dan kuasa dua halaju sudut: F=m*ω2*R (jelas bahawa vektor F dan R diarahkan dengan cara yang sama). Menurut hukum Newton III, daya sentripetal yang dikenakan pada jasad berputar dan menahannya pada bulatan mempunyai magnitud yang sama, tetapi dalam arah yang bertentangan. Jika jasad tidak boleh diwakili sebagai titik material (seperti majoriti jasad), daya emparan dikira dengan cara yang sama, tetapi bukannya R, r diambil - vektor jejari pusat jisim badan (Rajah 1). Pusat jisim ialah titik di mana seluruh jisim badan tertumpu. Untuk badan simetri (contohnya, silinder atau bola), pusat jisim bertepatan dengan pusat simetri. Walau bagaimanapun, adalah mustahil untuk menghasilkan badan simetri yang sempurna, jadi kedudukan pusat jisim tidak pernah diketahui dengan tepat. Disebabkan ini, keperluan untuk mengimbangi badan berputar. Hasil darab dua faktor - vektor jejari pusat jisim dan jisim badan - biasanya dipanggil vektor ketidakseimbangan atau hanya ketidakseimbangan: d=m*r. Ketidakseimbangan diukur dalam kg*m. Ia hilang hanya apabila paksi putaran melalui pusat jisim. Apabila badan berputar, vektor ketidakseimbangan berputar bersamanya. jadi arahnya bertepatan dengan daya emparan. Mari kita kembali kepada pengalaman kita dengan roda tenaga dan cuba mengira ketidakseimbangan dan daya emparan. Biarkan jisim roda tenaga m=30g, dan jarak dari paksi ke pusat jisim r=2 mm. Magnitud ketidakseimbangan dalam kes ini ialah 0,002*0,03=6*10-5 kg. Ia akan kelihatan sangat sedikit. Tetapi mari kita anggap bahawa pemutar berputar pada kelajuan 4500 rpm (ini adalah kelajuan putaran motor mikroelektrik konvensional). Kemudian ω=450 rad/s, dan daya empar F=d*ω2=12N. Beban sedemikian sangat besar untuk mikromotor: daya geseran dalam galas tidak akan membenarkan pemutar berputar sama sekali. Walaupun dengan roda tenaga yang begitu kecil, jika ia tidak seimbang, mikromotor tidak akan dapat mencapai kelajuan terkadarnya! Nilai ketidakseimbangan mana yang boleh diterima dan yang mana tidak bergantung terutamanya pada reka bentuk dan kelajuan putaran rotor. Turbin hidraulik berkelajuan rendah dengan berat berpuluh-puluh tan boleh mempunyai ketidakseimbangan 10 kg*m tanpa sedikit pun kerosakan, tetapi turbin gas, yang mana 30 ribu rpm bukan had, walaupun 10-6kg*m agak banyak.
Lihat Rajah 2. Ini menunjukkan sebuah roda berjejari R dengan ketidakseimbangan d. Katakan kita boleh meletakkan pemberat pembetulan tambahan pada rim roda, sebagai contoh, melekatkan bola plastisin. Maka adalah sangat mudah untuk mengimbangi ketidakseimbangan: hanya letakkan sekeping plastisin berjisim mk=d/R pada titik A. Malah, kini ketidakseimbangan roda akan menjadi sifar: d=d+RA*d/R=dd. Ambil perhatian bahawa jejari R boleh dipilih dalam apa jua cara, tetapi jisim berat pembetulan juga akan berubah. Dan sebaliknya, jika jisim m' diberik>=d/R, maka beban tambahan mesti diletakkan pada jarak d/m'k dari pusat. Lihat lebih dekat pada roda kereta. Pada rim sebahagian daripadanya anda akan melihat pemberat bujur kecil. Sekarang anda harus memahami tujuan mereka. Walau bagaimanapun, lebih kerap, jisim pembetulan tidak ditambah, tetapi dikeluarkan. Lagipun, menambah beban jisim mk ke titik dengan vektor jejari RA adalah bersamaan dengan mengeluarkan beban jisim yang sama pada titik bertentangan diametrik (-RA) (Gamb. 2). Dalam teknologi, ini sering dilakukan: lubang cetek digerudi pada titik yang dikehendaki, yang tidak melanggar kekuatan bahagian yang seimbang, dengan itu mengeluarkan jisim yang diperlukan. Lubang sedemikian sering boleh dilihat pada roda tenaga dan pemutar motor elektrik. Mesin pengimbang di atas meja anda Ia bukan sahaja di loji pembinaan mesin dan kedai pembaikan kereta yang mengimbangi pelbagai bahagian berputar perlu dilakukan. Setiap juruteknik atau pemodel muda mungkin menghadapi tugas sedemikian dalam kerja mereka. Banyak model mempunyai roda tenaga. Ini adalah perincian yang sangat berguna: roda tenaga mampu melancarkan operasi enjin yang tidak sekata. Roda tenaga yang tidak seimbang, sebaliknya, akan menyebabkan getaran yang kuat dan tidak akan membenarkan enjin mendapat kelajuan. Semua kelebihan roda tenaga boleh dinikmati hanya dengan mengimbanginya dengan teliti. Mesin ringkas yang kami bawa kepada perhatian anda akan membantu anda dalam hal ini. Ia adalah spring rata yang dipasang pada satu hujung, di mana mikromotor dengan roda tenaga seimbang dipasang (Rajah 3). Anda boleh menggunakan plat sesentuh dari geganti lama sebagai spring. Serpihan atau jerami yang panjang dan ringan dengan hujung runcing hendaklah dilekatkan pada hujungnya. Hidupkan motor: getaran akan bermula dengan serta-merta, magnitudnya akan ditunjukkan oleh julat getaran hujung jerami. Untuk mengukurnya, letakkan pembaris lutsinar dengan skala milimeter berhampiran hujungnya. Apabila enjin berputar ke atas, hayunan ini sama ada akan meningkat atau berkurangan semula. Ada kemungkinan bahawa pada kelajuan maksimum hujung akan hampir tidak bergerak. Bukan kerana, sudah tentu, daya emparan telah hilang: cuma sensitiviti spring kepada getaran frekuensi tinggi agak kecil. Atas sebab ini, ayunan terbesar ayunan hujung diukur "di pantai" - semasa brek enjin selepas mematikan kuasa. Panjang straw, ketebalan spring dan lokasi di mana motor dipasang padanya mesti dipilih supaya hayunan sebesar mungkin, dengan itu meningkatkan sensitiviti peranti anda. Jadi, magnitud ketidakseimbangan diukur dengan hayunan hujung straw. Sudah tentu, kita tidak tahu jumlah ketidakseimbangan yang betul-betul sepadan dengan, katakan, rentang 7 mm (peranti kami tidak mempunyai skala bergraduat), tetapi kita boleh mengatakan dengan yakin bahawa semakin besar rentang, semakin besar ketidakseimbangan. Sekarang anda perlu menyimpan plastisin dan mula mengimbangi. Walau bagaimanapun, mula-mula kami menggariskan rancangan untuk "mengejar" vektor ketidakseimbangan. Mari kita bayangkan ia sebagai jumlah unjuran pada dua paksi serenjang: d=dx+dy (Gamb. 3).
Paksi ini (OX dan OU) hendaklah dilukis pada roda tenaga sepenuhnya secara rawak sebelum pengimbangan bermula. Kami akan mengimbangi komponen ketidakseimbangan satu demi satu: pertama dx, kemudian dy. Dengan meletakkan pemberat pembetulan pada mana-mana titik A pada paksi OX, kami tidak menukar komponen dy - lagipun, OA berserenjang dengan OA; hanya d akan berubahx. Menggerakkan sekeping plastisin di sepanjang paksi OX, cari kedudukannya di mana rentang hujung (dan dengannya ketidakseimbangan) adalah yang paling kecil. Jika titik ini dekat dengan rim roda tenaga, ambil sekeping yang lebih besar; jika dekat dengan pusat - kurang. Perlu diingat bahawa anda perlu mengalihkan berat plastisin tanpa mengeluarkan roda tenaga dari gandar. Secara umum, jika selepas mula mengimbangi anda atas sebab tertentu menukar kedudukan roda tenaga pada paksi, anda perlu mula mengimbang semula. Setelah mencapai julat minimum pergerakan jerami, ambil satu lagi plastisin dan ulangi prosedur yang sama, hanya sekarang dengan paksi OU (berat pertama, sudah tentu, mesti kekal di tempatnya). Oleh itu, tanpa mengubah komponen ketidakseimbangan dx, kurangkan sebanyak mungkin komponen dy. Oleh kerana jumlah ketidakseimbangan d=(dx2+dy2)0.5, akibatnya ia boleh dihapuskan sepenuhnya. Malah, bagaimanapun, tidakx, mahupun dy tidak diberi pampasan dengan ketepatan mutlak, jadi getaran tidak boleh dijangka hilang sepenuhnya. Untuk mengurangkannya kepada tahap minimum, komponen ketidakseimbangan dibetulkan beberapa kali berturut-turut. Di samping itu, pengukuran itu sendiri boleh dilakukan secara berbeza: mula-mula tentukan arah ketidakseimbangan, dan kemudian beri pampasan untuknya Pengarang: M.Markish
▪ Sedikit matahari dalam baldi air
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Polifenol wain membantu mengekalkan gigi dan gusi yang sihat ▪ Pengeluaran cip memristor ditangguhkan ▪ Penghantaran mencemarkan udara ▪ Radio LTE Motorola TLK110 Wave ▪ Kulit elektronik yang merasakan sentuhan
▪ bahagian tapak Radioelektronik dan kejuruteraan elektrik. Pemilihan artikel ▪ pasal Tiga puluh keping perak. Ungkapan popular ▪ Apakah laluan pembangunan yang ada pada negara yang telah dibebaskan? Jawapan terperinci ▪ artikel Pengurus Pemasaran Perdagangan. Deskripsi kerja ▪ artikel Mesin kimpalan bersaiz kecil. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini