Keskipakovoima pyörä??

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Kaikkihan varmaan tietävät ilmiön jossa taitoluistelija kieppuu toinen jalka jäässä ja toinen suoraksi sivulle ojennettuna. Vetäessään jalkansa lähemmäs itseään pyörimisnopeus kasvaa.

Ajattelin vain että jos rakentaisi renkaan jossa olisi pinnoihin asetettuja painoja. Jos painot saataisiin jotenkin siirrettyä renkaan keskikehälle tapahtuisi vastaava kiihtyminen kuin luistelijalla. En tiedä mikä kyseinen ilmiö on fysiikan termein.

Entä kun rengas pyörii vaikka 40km/h(ulkokehän nopeus) ja sen ulkokehällä olisi 6x5kg painot. Miten suuren voiman tarvitsen siirtämään painot keskelle kun renkaan säde(r) olisi 50cm?? Entä kuinka paljon muuttuisi renkaan ulkehän nopeus siirron jälkeen??

Toivottavasti joku minua fiksumpi osaisi kertoa jotain tälläisesta teoriasta. Pitää varmaan rakennella prototyyppi käytännön testejä varten.

Kommentit (10)

Vierailija

mikäli ajateltaisiin, että net painot olisivat helpoiten siirreltävissä täysinkin automatisoidusti pyörän pyörimistänopeuden edellyttämälle sädettäkehälle pyörän navasta mitattuna, niin käytännön soveluksessa tulisi minimibudjetilla kokeiltaessa kyseeseen kuhunkin painoon kiinnitetty jousi ilman kallista hydrauliikkaa tahi monimutkallisia vaijeristopylpyräsysteemistöjä: nytkinhän onpi hyvinkin pitkälti niin, että sitä joustansa kuormittamalla jokainen paino säätäisi automaattisesti asemaansa pyörimistänopeuden funkteeraamana...

Heksu
Seuraa 
Viestejä5462
Liittynyt16.3.2005
Natural
En tiedä mikä kyseinen ilmiö on fysiikan termein.



Fysiikan termein ilmiössä on kyse pyörimismäärän säilymisestä. Suljetun systeemin pyörimismäärä pysyy vakiona, joten massan siirtyessä lähelle pyörimisakselia pyörimisnopeus kiihtyy.

Toivottavasti joku minua fiksumpi osaisi kertoa jotain tälläisesta teoriasta. Pitää varmaan rakennella prototyyppi käytännön testejä varten.

Mitä virkaa tällaisella aparaatilla olisi? Painojen siirtämiseksi sisäkehälle pitää tehdä työtä. Työhön käytetty energia kiihdyttää pyörimistä. Sama tapahtuu tietysti käänteisesti kun massat siirtyvät kohti ulkokehää. Mutta so what?

Olen nähnyt erään keksijä-pelle-pelottoman ikiliikkujan (!) prototyypin, siinä oli pyörivä härveli ja n kappaletta puntteja, jotka pääsivät jousikuormitteisesti liikkumaan härvelin säteen suuntaisesti. Kun aparaatti pantiin pyörimään, kierrosnopeuden kasvaessa puntit siirtyivät ulkokehälle ja jouset painuivat kasaan. Kun härvelin annettiin pyöriä vapaasti, vauhdin pyrkiessä hidastumaan jouset painoivat puntteja lähemmäs akselia, jolloin härvelin pyörimisnopeus pysyi itse asiassa vakiona, vieläpä suuruusluokkaa lähemmäs kymmenen minuuttia.

Mikään ikiliikkuja se ei kuitenkaan ollut, sillä puntit yksinkertaisesti välittivät jousiin varastoitunutta energiaa pyörimisenergiaksi. Härvelin kokonaisenergia siis väheni koko ajan tasaisesti kitkan tehdessä työtä laakereissa... Mitä lie oli rohvessori ajatellut aparaattia konstruoidessaan.

Tällaisia pyöriviä puntti-jousi-systeemejähän on itse asiassa melkein joka paikassa, esimerkiksi vanhempien dieselmoottoreiden ruiskutuspumpussa.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Natural

Entä kun rengas pyörii vaikka 40km/h(ulkokehän nopeus) ja sen ulkokehällä olisi 6x5kg painot. Miten suuren voiman tarvitsen siirtämään painot keskelle kun renkaan säde(r) olisi 50cm?? Entä kuinka paljon muuttuisi renkaan ulkehän nopeus siirron jälkeen??



Keskipakoisvoiman (eli voima, jolla pitää vetää painoja) voit laskea vaikka kaavalla F=mv^2/r, missä m on painon massa, v painon kehänopeus ja r sen etäisyys keskiöstä. (lisäksi tulee mukaan kitka, joka saattaa olla merkittäväkin toteutuksesta riippuen)

Tuossa tietysti r ja v muuttuvat, ja keskipakoisvoima F suurenee, kun alat vetämään painoa sisäänpäin. (jos itse pyörän massa on tarpeeksi pieni painojen massaan nähden. voin perustella tarvittaessa)

Ulkokehän uusi nopeus painojen vetämisen jälkeen pitäisi laskea pyörimismäärän säilymisellä. Eli lasket ensin pyörän ja painojen yhteisen hitausmomentin J alussa ja lopussa. Sitten sovellat pyörimismäärän kaavaa J1v1/r=J2v2/r ja saat v2=J1v1/J2.

Painojen aiheuttama hitausmomentti J on mr^2, missä m on painojen yhteinen massa ja r painon oma etäisyys keskipisteestä. Itse pyörän hitausmomentti taas vähän monimutkaisempi. Vanteen hitausmomentti J on mr^2, missä m vanteen massa ja r säde. Pinnojen hitausmomentti J taas 1/3mr^2, missä m on pinnojen yhteinen massa. (älä kysy, mistä sen massan saa selville, en minä tiedä, ellei ole yhtä irtopinnaa käytössä)

Hitausmomentit lasketaan aina yhteen alussa ja lopussa, jotta saadaan se sijoitettua siihen pyörimismäärän kaavaan.


Toivottavasti joku minua fiksumpi osaisi kertoa jotain tälläisesta teoriasta. Pitää varmaan rakennella prototyyppi käytännön testejä varten.

Ainakin se toimii, jos saat siihen toimivan mekanismin tehtyä.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija

Hämää tuo keskipakovoima, koska mikään ei pakene keskipisteestä. Suoraan Newtonin jatkuvuuden laista. kappale pyrkii jatkamaan suoraviivaista liikettään jos ei jokin ulkoinen voima pakota sitä muuttumaan. Ainakin nykyajan fysiikan opettajat ovat kritisoineet keskipakovoimaa, sen sijaan puhuttiin normaalikiihtyvyydestä jota on jokaisella pyörimisliikkeessä olevalla kappaleella.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Ande^
Ainakin nykyajan fysiikan opettajat ovat kritisoineet keskipakovoimaa, sen sijaan puhuttiin normaalikiihtyvyydestä jota on jokaisella pyörimisliikkeessä olevalla kappaleella.

Ja ovat ilmeisesti "kritisoidessaan" unohtaneet mainita mistä keskipakoisvoimassa on kyse. Sehän on ihan oikea fysiikan käsite. Se on pyörivässä koordinaatistossa esiintyvä näennäivoima. Vrt. Coriolisvoima, joka myös on vain pyörivässä koordinaatistossa esiintyvä näennäivoima.

Ei siitä tarvitse hämääntyä, että se on vain pyörivän koordinaatiston laskennallisestä käsittelystä johtuva ylimääräinen voima. Kun auto kaartaa vasemmalle, niin sieltä autosta katsottuna keskipakoisvoima työntää kappaleita oikealle.

Syy miksi keskipakoisvoimaa ei käytetä alkeiden opettelussa on se, että koordinaatostot sotkeutuvat helposti ja voi johtaa väärinymmärryksiin. (kuulemma)

Tuolla samalla logiikalla muuten pitäisi bannata painovoima, koska sekään ei ole suhteellisuusteoriassa oikea voima...

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
bosoni

Tuolla samalla logiikalla muuten pitäisi bannata painovoima, koska sekään ei ole suhteellisuusteoriassa oikea voima...

Tähän samaan syssyyn kannattaa sitten lukea Machin periaatteesta, niin saa vähän historiallis-filosofista näkökulmaa tuohon "Oikea Voima" -ajatteluun. Olkoonkin, että se ei johtanut sitten varsinaisesti mihinkään, vaikka Einsteinin mielestä ihan cool periaate olikin.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
zxcv

Tähän samaan syssyyn kannattaa sitten lukea Machin periaatteesta, niin saa vähän historiallis-filosofista näkökulmaa tuohon "Oikea Voima" -ajatteluun. Olkoonkin, että se ei johtanut sitten varsinaisesti mihinkään, vaikka Einsteinin mielestä ihan cool periaate olikin.

Joo, suhteellisuusteoriahan ei ota kantaa siihen, mitä hitaus on. Se vaan on. Tuosta machin periaatteesta tulikin mieleen, että se periaatteessa saattaa tarkoittaa sitä, että kiihtyvyyden ja voiman suunta ei olisi sama. (siis siinä mielessä, että hitaus olisi anisotrooppinen. en tässä tarkoita sitä, että liikkuvan kappaleen hitausvoimat eivät muutenkaan ole suhteellisuusteoriassa kiihtyvyyden suuntaisia) Mitään tällaista ei kuitenkaan olla siis havaittu.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
Heksu

Mikään ikiliikkuja se ei kuitenkaan ollut, sillä puntit yksinkertaisesti välittivät jousiin varastoitunutta energiaa pyörimisenergiaksi. Härvelin kokonaisenergia siis väheni koko ajan tasaisesti kitkan tehdessä työtä laakereissa... Mitä lie oli rohvessori ajatellut aparaattia konstruoidessaan.

Tällaisia pyöriviä puntti-jousi-systeemejähän on itse asiassa melkein joka paikassa, esimerkiksi vanhempien dieselmoottoreiden ruiskutuspumpussa.

Eikähän se ole tuo Hooken-laki, joka sanoo, että kappaleeseen vaikuttavat voimat muuttuvat, kun kappaleen muoto muuttuu. Ilman tätä tekijää tuollainen härveli voisi pyöriä jumalattoman kauan, jos laakerit hilluisivat jossain nesteessä.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Heksu
Härvelin kokonaisenergia siis väheni koko ajan tasaisesti kitkan tehdessä työtä laakereissa... Mitä lie oli rohvessori ajatellut aparaattia konstruoidessaan.

Varmaan vain leikkikaluksi tarkoitettu. Minä ainakin leikkisin sillä jonkin aikaa... (onkohan minulla ollut liian vähän leluja pienenä)

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
Ande^
Hämää tuo keskipakovoima, koska mikään ei pakene keskipisteestä. Suoraan Newtonin jatkuvuuden laista. kappale pyrkii jatkamaan suoraviivaista liikettään jos ei jokin ulkoinen voima pakota sitä muuttumaan. Ainakin nykyajan fysiikan opettajat ovat kritisoineet keskipakovoimaa, sen sijaan puhuttiin normaalikiihtyvyydestä jota on jokaisella pyörimisliikkeessä olevalla kappaleella.

Joo, ratavauhtia v pyörivällä kappaleella on keskeiskiihtyvyys l. normaalikiihtyvyys, koska nopeuden suuntaa muutetaan:
a=v^2/r ja tämän kiihtyvyyden antaa keskihakuvoima, joka on todellinen voima. F=ma.
Jos voima pettää, esim auto liukkaassa kaarteessa, niin luistaa se suoraan siihen suuntaan, mihin sattui olemaan menossa.
_____
lusku, susi jo syntyessään

Uusimmat

Suosituimmat