|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ÇOCUK BİLİMSEL LABORATUVARI
Merkezkaç kuvvetine karşı savaşın. Çocuk Bilim Laboratuvarı
Rehber / Çocuk Bilim Laboratuvarı Tüm modelcilere ve teknisyenlere çok fazla sorun çıkaran fiziksel bir olgudan bahsedelim. Adı dengesizlik. Ayrıca onu yenmek için kullanılabilecek silahlar da sunacağız. Kimi rahatsız ediyor? Merkezkaç kuvvetinin ne olduğunu henüz mekanik okumamış olanlar bile bilir. Ne de olsa herkes parmağına iple bağlanmış bir oyuncağı döndürmek zorunda kaldı. Oyuncağın sizi parmağınızdan çekme kuvveti merkezkaçtır. Daha doğrusu merkezkaç kuvveti, dönen bir cisim tarafından dönme eksenine uygulanan kuvvettir. Bu tür kuvvetler herhangi bir dönüşe eşlik eder. Ama onlarla kimin savaşması gerekiyordu ve neden? Her şeyden önce, bu soru çamaşır makinesinde çamaşır yıkayan biri tarafından cevaplanabilir. Makinede yıkama sırasında çamaşırların nasıl sıkıldığını hatırlayalım. Dönen tambur - santrifüj - içindeki çamaşırlar kötü paketlenmişse, makine sanki küçük bir arabaya dönüşmek istiyormuş gibi titremeye ve gürlemeye başlar. Onu içeriden kim itiyor? Tabii ki, bir topak haline gelen ketenden etki eden merkezkaç kuvveti. Onu evcilleştirmemiz gerekiyor - makineyi durdurun ve çamaşırları daha eşit bir şekilde yerleştirin. İyi olan şey, santrifüjün çok hızlı dönmemesi: 300-500 rpm, bu nedenle bir düğmeye dokunarak durdurulabilir. Ancak teknolojide, ara sıra çok daha yüksek dönüş hızları ve devasa dönen kütlelerle karşılaşıyoruz. O zaman dengesiz merkezkaç kuvvetleri ciddi zararlara neden olabilir. Yataklarda titreşime neden olur, sürtünmeyi ve aşınmayı artırır. Sonuç olarak, makine hızla arızalanır. Bazı durumlarda, merkezkaç kuvveti kayanın istenen dönüş hızını almasına hiç izin vermeyebilir. Küçük bir deney yapalım: bir mikroelektrik motor alın ve kontaklarını pil kutuplarına takın. Dönen bir rotorun ince vızıltısını dinleyin: açısal hızı yaklaşık 70 rpm'dir. Şimdi motoru bir volanla donatmaya çalışalım. Başlamak için kabaca elinizle tekerleği silgiden kesin, merkezini bir kalemle gözle işaretleyin ve biraz çabayla mile yerleştirin. Motoru çalıştıralım. Elinizde nasıl attığını, sesin eskiye göre nasıl değiştiğini hissediyor musunuz? Rotor hızı 5-10 kat azaldığı için çok daha düşük hale geldi. Bunun nedeni, kauçuk volan tarafından oluşturulan dengesiz merkezkaç kuvvetidir. Şimdi neden merkezkaç kuvvetleriyle savaştığı açık. Onlardan nasıl kurtulurum - daha doğrusu istenmeyen eylemlerinden? Dönen bir cisme uygulanan merkezkaç kuvvetlerinin dengelenmesine teknolojide dengeleme denir. Dengelemenin en basit örneği, bir çamaşır makinesinin santrifüjünde çamaşırların istiflenmesidir. Dönen bir vektörü kovalamak Ne yazık ki, vakaların büyük çoğunluğunda dengeleme çok daha karmaşıktır. Rotor dengeleme teorisi nispeten yakın zamanda - 1935'te - olağanüstü bilim adamı, tamirci ve gemi yapımcısı A.N. Krylov tarafından geliştirildi. Bu teorinin temellerini tanıyalım. Kütlesi m (madde noktası) olan küçük bir cismin dakikada n devir yaparak bir daire içinde dönmesine izin verin. Mekanikte, dönme hızı genellikle bir saniyedeki dönme açısıyla ölçülür; bu miktara açısal hız denir ve Yunan harfi ile gösterilir ω (omega). Bir dakikada - 60 s, bir devirde - 2Pi radyan, dolayısıyla ω = 2Pi*n/60=0,1n. Eksenden dönen gövdeye yönlendirilen vektörü R ile belirtin. Uzunluğu, dönme dairesinin yarıçapına eşittir, bu nedenle R, yarıçap vektörü olarak adlandırılır (Şekil 1).
Merkezkaç kuvveti vektörü F'nin, yarıçap vektörünün vücut kütlesi ve açısal hızın karesi ile çarpılmasıyla elde edildiği ortaya çıktı: F=m*ω2*R (F ve R vektörlerinin aynı yöne sahip olduğu açıktır). Newton'un III yasasına göre, dönen bir cisme uygulanan ve onu bir daire üzerinde tutan merkezcil kuvvet aynı değere, ancak zıt yöne sahiptir. Gövde maddi bir nokta olarak temsil edilemiyorsa (bu, gövdelerin çoğunluğudur), merkezkaç kuvveti tamamen aynı şekilde hesaplanır, ancak R yerine r alınır - vücudun kütle merkezinin yarıçap vektörü (Şekil .1). Kütle merkezi, vücudun tüm kütlesinin yoğunlaştığı noktadır. Simetrik cisimler için (örneğin, bir silindir veya bir top), kütle merkezi simetri merkezi ile çakışır. Ancak kusursuz simetrik bir cisim yapmak imkansızdır, dolayısıyla kütle merkezinin konumu hiçbir zaman tam olarak bilinemez. Bu nedenle dönen cisimleri dengelemeye ihtiyaç vardır. İki faktörün - kütle merkezinin yarıçap vektörü ve cismin kütlesi - çarpımı genellikle dengesizlik vektörü veya basitçe dengesizlik olarak adlandırılır: d=m*r. Dengesizlik kg*m cinsinden ölçülür. Sadece dönme ekseni kütle merkezinden geçtiğinde kaybolur. Vücut döndüğünde, dengesizlik vektörü de onunla birlikte döner. böylece yönü merkezkaç kuvveti ile çakışır. Volanla ilgili deneyimimize geri dönelim ve dengesizliği ve merkezkaç kuvvetini hesaplamaya çalışalım. Volan kütlesi m=30g ve eksenden kütle merkezine olan mesafe r=2 mm olsun. Bu durumda dengesizlik değeri 0,002*0,03=6*10'dur.-5 kilogram. Çok az görünüyor. Ancak şimdi rotorun 4500 rpm hızında döndüğünü varsayalım (bu tam olarak geleneksel bir mikroelektrik motorun dönüş hızıdır). Daha sonra ω\u450d XNUMX rad / s ve merkezkaç kuvveti F \uXNUMXd d *ω2=12N. Böyle bir yük, bir mikro motor için engelleyici derecede büyüktür: yataklardaki sürtünme kuvveti, rotorun hiç dönmesine izin vermez. Bu kadar küçük bir volanla bile balanssızsa mikro motor nominal devrine ulaşamaz! Hangi dengesizlik değerinin kabul edilebilir ve neyin kabul edilemez olduğu esas olarak rotorun tasarımına ve dönme hızına bağlıdır. Onlarca ton ağırlığındaki düşük hızlı bir hidrolik türbin en ufak bir hasar olmadan 10 kg * m dengesizliğe sahip olabilir, ancak 30 bin rpm'nin sınır olmadığı bir gaz türbini, 10 bile-6kg * m - çok fazla.
Şekil 2'ye bakın. Burada d dengesizliği olan R yarıçaplı bir tekerlek var. Diyelim ki tekerlek jantına ek düzeltici ağırlıklar yerleştirebiliriz, örneğin, plastik toplar. O zaman dengesizliği telafi etmek çok kolaydır: A noktasına mk=d/R kütleli bir parça hamuru yerleştirmek yeterlidir. Aslında, şimdi tekerlek balanssızlığı sıfıra eşit olacaktır: d=d+RA*d/R=dd. R yarıçapının herkes tarafından seçilebileceğini, ancak düzeltici ağırlığın kütlesinin de değişeceğini unutmayın. Ve tersi, eğer kütle m'k>=d/R, o zaman ek yük d/m' mesafesine yerleştirilmelidir.k merkezden. Arabaların tekerleklerine daha yakından bakın. Bazılarının kenarlarında küçük oval ağırlıklar göreceksiniz. Şimdiye kadar amaçlarını anlamalısınız. Bununla birlikte, daha sıklıkla, düzeltici kitleler eklenmez, ancak kaldırılır. Sonuçta, m kütleli bir yük eklemekk yarıçap vektörü R olan bir noktayaA taban tabana zıt bir noktada aynı kütleye sahip bir yükün kaldırılmasına eşdeğerdir (-RA) (İncir. 2). Teknolojide bu genellikle yapılır: istenen noktada, dengelenecek parçanın gücünü ihlal etmeyen sığ bir delik açılır ve böylece gerekli kütle kaldırılır. Bu tür delikler genellikle elektrik motorlarının çarklarında ve rotorlarında görülebilir. Masanızın üzerinde balans makinesi Çeşitli dönen parçaların dengelenmesi sadece makine yapım tesislerinde ve araba tamir atölyelerinde gerekli değildir. Her genç teknisyen veya modelci, işinde böyle bir görevle karşılaşabilir. Birçok modelde bir volan bulunur. Bu çok kullanışlı bir detay: Volan, motorun düzensiz çalışmasını düzeltebilir. Dengesiz bir volan ise çok fazla titreşime neden olur ve motorun ivme kazanmasını engeller. Volanın tüm avantajları, ancak dikkatli bir şekilde dengelenerek kullanılabilir. Dikkatinize sunduğumuz basit bir makine bu konuda size yardımcı olacaktır. Bir ucu sabitlenmiş, üzerine dengeli volanlı bir mikromotor monte edilmiş düz bir yaydır (Şek. 3). Yay olarak eski röleden kontak plakasını alabilirsiniz. Ucuna uzun ve hafif bir kıymık veya sivri uçlu bir kamış takılmalıdır. Motoru çalıştırın: hemen bir titreşim başlayacak ve bunun büyüklüğü saman ucunun sallanmasıyla bildirilecektir. Ölçmek için ucuna yakın bir milimetre ölçekli şeffaf bir cetvel yerleştirin. Motor döndükçe, bu aralık tekrar artacak veya azalacaktır. Maksimum hızda ucun neredeyse hareketsiz olması mümkündür. Elbette merkezkaç kuvveti ortadan kalktığı için değil: sadece yayın yüksek frekanslı titreşime duyarlılığı nispeten küçük. Bu nedenle, uç salınımlarının en büyük salınımı, güç kapatıldıktan sonra motorun frenlenmesi sırasında "serbest tekerlek üzerinde" ölçülür. Kamışın uzunluğu, yayın kalınlığı ve üzerindeki motorun konumu, salınımı olabildiğince büyük olacak ve böylece cihazınızın hassasiyetini artıracak şekilde seçilmelidir. Böylece, dengesizliğin büyüklüğü kamışın ucunun sallanmasıyla ölçülür. Tabii ki, ne kadar dengesizliğin, örneğin 7 mm'lik bir açıklığa tam olarak karşılık geldiğini bilmiyoruz (cihazımızın dereceli bir ölçeği yoktur), ancak açıklık ne kadar büyük olursa, dengesizliğin de o kadar büyük olduğunu güvenle söyleyebiliriz. Şimdi hamuru stoklamanız ve dengelemeye başlamanız gerekiyor. Ancak, önce dengesizlik vektörünü "kovalamak" için bir plan çizelim. İki dikey eksen üzerindeki izdüşümlerin toplamı olarak gösterelim: d=dx+dy (Şekil 3).
Balanslamadan önce bu eksenler (OX ve OY) volan üzerinde tamamen keyfi olarak çizilmelidir. Dengesizlik bileşenlerini sırayla telafi edeceğiz: ilk dx, sonray. OX ekseni üzerindeki herhangi bir A noktasına düzeltici ağırlık koyarak, d bileşenini değiştirmeyiz.y - sonuçta, OA işletim sistemine diktir; sadece d değişirx. Bir parça hamuru OX ekseni boyunca hareket ettirerek, ucun salınımının (ve bununla birlikte dengesizliğin) en küçük olduğu konumunu bulun. Bu nokta volan kenarına yakınsa daha büyük bir parça alın; merkeze yakınsa - daha küçük. Volanı akstan çıkarmadan hamuru ağırlığı hareket ettirmeniz gerektiğini unutmayın. Genel olarak, dengelemeye başladıktan sonra herhangi bir nedenle volanın aks üzerindeki konumunu değiştirirseniz, yeniden dengelemeye başlamanız gerekir. Çubuğun minimum salınımını elde ettikten sonra, başka bir hamuru alın ve aynı işlemi ancak şimdi y ekseni ile tekrarlayın (elbette ilk ağırlık yerinde kalmalıdır). Böylece, d dengesizlik bileşenini değiştirmedenx, d bileşenini mümkün olduğu kadar azaltıny. Toplam dengesizlik d=(d olduğundanx2+dy2)0.5, sonuç olarak tamamen ortadan kaldırılabilir. Ancak aslında hiçbirix, ne dey mutlak doğrulukla telafi edilmediğinden, titreşimin tamamen ortadan kalkması beklenemez. Bunu en aza indirmek için, dengesizlik bileşenlerinin düzeltilmesi arka arkaya birkaç kez gerçekleştirilir. Ek olarak, ölçümün kendisi farklı bir şekilde yapılabilir: önce dengesizliğin yönünü belirleyin ve ardından bunu telafi edin. Yazar: M.Markish
Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine
02.05.2024 Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop
02.05.2024 Böcekler için hava tuzağı
01.05.2024
▪ Akıllı telefon arabayı daha güçlü hale getirecek ▪ Yeni TOSHIBA DVD Kayıt Cihazları
▪ Sitenin Kızılötesi teknolojisi bölümü. Makale seçimi ▪ Bkz. Adobe After Effects'te ofset görüntüleme. video sanatı ▪ makale Solitaire nedir? ayrıntılı cevap ▪ makale Japon kağıt ağacı. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri ▪ makale Basit dönüştürücü, 12/220 volt. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
İlginç makaleler öneriyoruz bölüm 
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri