topsayt.ru

Бесплатный Решебник Волькенштейн

Ведь центробежной силы нет, что же толкает эти машины наружу при повороте?

Физика. Волькенштейн В.С. Задача № 3.34

Поясним это на примере велосипеда, а заодно станет ясно, почему он так устойчив. Представьте себе едущий велосипед, который начинает поворачивать рис. Взглянем на него сверху.

маховое колесо найти кинетическую энергию

А точнее — где-то между окружностью поворота и этой касательной. Этим же действием инерции объясняется устойчивость движения велосипеда. Можно говорить о центробежном эффекте или центробежном стремлении, благодаря которому люди, автомобили, велосипеды и т. Естественно — они стремятся двигаться по прямой по закону инерции , а прямая — это та же окружность, но с бесконечно большим радиусом, заведомо превышающим радиус любой окружности. Кого заинтересует этот достаточно сложный вопрос, автор отсылает к своей книге [11]. Космические станции предполагается вращать вокруг оси так, чтобы космонавты чувствовали себя комфортно, ощущая тяжесть почти как на Земле. Нечто аналогичное происходит и с растениями, которые высаживают на внутренней части вращающегося колеса рис. Проросшие семена бобов дают ростки, устремляющиеся не вверх, как обычно, а к центру колеса, т. Если быть точнее, то конечно, разница есть. Но принципиального отличия в биологическом отношении здесь нет. Но совсем запутано дело, когда силы инерции при вращении не Даламберовы, а Эйлеровы. То есть когда мы пытаемся вращающуюся систему принять за неподвижную и приложить такие силы инерции, которые сохранили бы все по-прежнему. Вспомните человека, идущего в поворачивающем трамвае, и вы поймете, насколько сложны при этом должны быть силы, чтобы в неподвижном трамвае сбить с пути человека так же, как это произойдет с ним в поворачивающем. Попытаемся для примера пояснить, почему реки, текущие вдоль меридиана, в Северном полушарии подмывают правые берега, а в Южном — левые. Это можно объяснить просто и доходчиво без сил инерции, и сложно с ними, тем более несуществующими. Такое свойство рек подмывать разные берега в разных полушариях называется законом Бэра, по имени русского географа К. Бэра, жившего в XIX веке и подметившего эту особенность. Земля, как известно, вращается с запада на восток. Поэтому нам и кажется, что Солнце идет над нами с востока на запад. Так как Земля вращается, она не может служить достаточно точной инерциальной неподвижной системой отсчета, хотя часто мы и считаем ее таковой. Поэтому нас и удивляют всякие необычные явления, которые в неподвижной системе отсчета происходить не могут. Взглянем на Землю с высоты со стороны ее Северного полюса. Представим для простоты, что река, начинаясь на экваторе, течет прямо на север, пересекает Северный полюс и заканчивается тоже на экваторе, но уже с другой стороны. Вода в реке на экваторе имеет ту же скорость в направлении с запада на восток это не течение реки, это ее скорость вместе с берегами и с Землей! По мере приближения к полюсу скорость берегов уменьшается, а на самом полюсе она равна нулю. А скорость эта направлена в сторону вращения Земли, то есть с запада на восток. Но река-то продолжает течь теперь уже на юг, и берега ее вращаются опять же с запада на восток со все увеличивающейся, по мере приближения к экватору, скоростью.

На Южном полушарии все происходит наоборот, потому что если взглянуть на Землю со стороны Южного полюса, то вращение ее уже будет видно в другом направлении — не против часовой стрелки, как со стороны Северного полюса, а по часовой стрелке. Все, кто имеет глобус, могут проверить это. Но если попытаться пояснить то же самое с точки зрения механики относительного движения и Эйлеровых сил инерции — результат был бы плачевный. Половина читателей заснула бы, а другая половина занялась бы другими делами. Здесь без высшей математики и механики не обойтись, да и физический смысл начисто теряется.

Сохранение энергии при помощи маховика

Но для сложных случаев, например теории гироскопов, без этого обойтись нельзя. Точно так же, только пользуясь понятием инерции, можно объяснить такое сложное явление, как гироскопический эффект, поясняющий, например, таинственное поведение вращающегося волчка. Продолжим нашу реку дальше и опишем ею замкнутый круг вокруг Земли. При этом мы заметим, что вся северная часть реки в Северном полушарии будет стремиться направо, а вся южная часть — налево. Вот и все объяснение гироскопического эффекта, который считается едва ли не труднейшим в теоретической механике! Итак, наша река — это огромное кольцо или маховик, вращающийся в том же направлении, что и течение реки. Если при этом поворачивать этот маховик в направлении вращения Земли — против часовой стрелки, то вся северная его часть будет отклоняться вправо, а южная — влево. Иначе говоря, маховик будет поворачиваться так, чтобы его вращение совпало с направлением вращения Земли! А физический смысл этого явления уже понятен из рассмотрения закона Бэра.

  • Как я ловил человечков мультфильм
  • Видео стеклопластиковые лодки
  • Супер воблер для окуни
  • Лодочный мотор на варшавке
  • Проверить это утверждение экспериментом проще простого, особенно тем, у кого есть велосипед. Приподнимите переднее колесо велосипеда над полом и разгоните его в направлении вращения нашей реки-маховика, то есть так же, как оно вращается при движении велосипеда вперед. А затем резко поверните руль велосипеда в направлении вращения Земли — то есть против часовой стрелки. И вы увидите, что весь велосипед наклонится верхней частью вправо, что и требовалось доказать рис. Если под рукой нет велосипеда, а чаще всего на работе и учебе так и бывает, то можно обойтись монеткой или любым колесиком, которое можно покатать по столу. При этом вы увидите, что куда монетка будет наклоняться вбок, теряя равновесие, туда и будет сворачивать по ходу своего качения рис. Это замечательное и, главное, воспроизводимое в любой момент правило поможет вам определить поведение вращающегося колеса, маховика, диска при их вынужденных поворотах. Автор сам в своей работе только этим правилом и пользуется, и поверьте, что это намного проще, чем другими, да и проверить в любой момент можно. Ну а теперь в самый раз разобраться, как наступает прецессия — конусообразное движение волчка, да и самой Земли, если хотите. Так же поведет себя вращающийся волчок, если толкнуть его или другим способом нарушить его равновесие. Только следует знать, что прецессирует Земля не из-за рек мы поговорим об этом тоже! Полный оборот вокруг оси конуса ось Земли делает за 26 тысяч лет, и, естественно, координаты звезд, в том числе и условно неподвижных например, Полярной звезды , непрерывно меняются. Древние египтяне, например, видели на небе такие созвездия, которые их современники уже не могут видеть. Как же определить направление прецессии любого вращающегося тела — колеса, волчка и т. Итак, если любое вращающееся тело представить в виде катящегося колеса, а возмущающий момент — в виде момента, стремящегося опрокинуть это колесо набок что, собственно, и делают силы тяжести! То есть если колесо падает направо, то вправо же оно и свернет. Вот это-то поворачивание колеса и есть прецессия, и так можно определить ее направление. Да, автомобиль, именно автомобиль, а не велосипед, мотоцикл, мотороллер, мопед, мокик и пр. Кстати, приходится много читать о том, что устойчивость велосипеда и прочих двухколесных достигается благодаря гироскопическому эффекту их колес. Это явное преувеличение, и вот почему. Что такое гироскопический эффект? Это возникновение момента при попытке принудительного смещения оси вращающегося тела. Одним словом, то, что мы рассматривали в предыдущем разделе. Но величину гироскопического момента мы не определяли. В результате получаем гироскопический момент, равный 0,1 Нхм.

    Вряд ли такой момент чему-нибудь поможет. Это в 1 раз больше, чем гироскопический момент! Вот как достигается устойчивость велосипеда.

    маховое колесо найти кинетическую энергию

    Но нам нужен не велосипед, а автомобиль, который даже в неподвижном положении сохранял бы равновесие. Прежде всего гарантию от опрокидывания на стоянке дают разве только специальные подставки или, на худой конец, кирпичи, подложенные под борта. Не бывает устойчивости без таких подставок или без постоянного ручного или автоматического регулирования этой устойчивости. Но договоримся, что получать эту устойчивость одним поворотом колес автомобиля мы не можем, так как не сможем создавать своим телом достаточный момент, противодействующий опрокидыванию, как на велосипеде. Представьте себе, что все пассажиры автомобиля во главе с водителем будут то и дело ерзать по сиденьям, спасая автомобиль от опрокидывания. Тут нужен стабилизатор, не зависящий от поворота колес и положения пассажиров. Вот здесь и смог бы пригодиться гироскопический эффект, о котором шла речь выше. Шиловским, а до этого англичанином Бреннаном. Правда, экипаж Бреннана передвигался по рельсу и, строго говоря, был мононорельсовым экипажем, но это сути дела не меняет. Он попроще экипажа Шиловского, с ручным управлением, и понять его принцип действия проще рис. При наклоне вагона, допустим, на правый по ходу борт, водитель поворачивал рукоятку 3 влево. Тем самым он, заставляя прецессировать маховик в рамке 1, вызывал гироскопический момент, действующий на жестко закрепленную на платформе рамку 2 и направленный влево по движению. При этом безразлично, двигался вагон или был неподвижен. Надо сказать, что водителем должен был работать мужик здоровый и тяжелый, иначе ему бы не справиться с ролью автомата-регулятора. Да и маховик должен был весить не одну сотню килограммов и крутиться достаточно быстро. Однако роль человека выполнял примитивный автомат, состоящий из трубки с шариком 4, который при наклоне машины перекатывался набок и замыкал соответствующий контакт 3. От этого начинал работать электромотор 2 и через зубчатую передачу вращал рамку 1 с маховиком, совсем как силач-регулировщик у Бреннана. Что можно сказать об автомобиле Шиловского? Для своего времени это было чудо, собиравшее сотни зевак на улицах Лондона рис. Но задуман он был как военная машина для передвижения по пересеченной местности и для обычного автомобиля был очень дорог. К тому же автоматика заставляла желать лучшего, и на поворотах автомобиль вел себя неадекватно. Но роль свою он сыграл и вошел в историю автотранспорта. Но все было малогабаритно и современно: На стоянке и при низкой скорости выдвигались дополнительные колеса-упоры. Имеет ли будущее двухколесный автомобиль? Трудно достаточно уверенно ответить на этот вопрос. Однозначного мнения у автора по этому вопросу нет. Возможно, с развитием автоматики, компьютеризацией автомобилей и потребностью весьма маневренного и экономичного автомобиля, такой и появится снова.

    Но в одном можно быть уверенным, что маховики появятся на автомобилях прежде всего не как стабилизаторы, а как накопители энергии, способные намного повысить экономичность и динамичность машин. Вот тогда-то почему бы уже имеющийся на автомобиле маховик не использовать еще и как стабилизатор? Когда мы раскручиваем маховик, мы накапливаем в нем кинетическую энергию. Энергия является непременным атрибутом любого вращающегося тела, и равна она половине произведения момента инерции маховика мы уже вычисляли его для велосипедного колеса на квадрат угловой скорости. До каких же величин мы можем накапливать в нем энергию? Будем разгонять маховик все быстрее и быстрее, и энергия в нем будет расти еще скорее — увеличили угловую скорость в 2 раза, а энергия увеличилась в 4. Есть ли этому предел? Автор раскручивал вагонное колесо от пассажирского вагона до 6 тысяч оборотов в минуту на специальной установке, и требовалась для этого мощность в десятки киловатт.

    Решение задачи 38.3 из сборника Мещерского по теоретической механике

    Полная мощность двигателя автомобиля — только на поддержание вращения такого маховика! Но мы можем пойти дальше и поставить вместо обычных магнитные подшипники о них речь пойдет позже и почти совсем устраним потери на вращение маховика. Такой маховик, будучи разогнанным, будет вращаться до остановки месяцы, а то и годы. Чем больше маховик, тем больше он будет вращаться. Большой маховик — Земля — вращается уже около 4 миллиаров лет, и за это время замедлился лишь в 3 раза, хотя потери, по нашим меркам, колоссальные. Итак, разгоняем наш маховик пусть все то же вагонное колесо на специальной установке, которая действительно допускает откачку воздуха из камеры вращения маховика все больше и больше. При 8 тысячах оборотов в минуту замечаем специальными приборами , что диск начинает вытягиваться, принимать чуть б о льшие размеры. Закон сохранения энергии в консервативных системах. Число степеней свободы и работа сил связи. Кинетическая энергия вращательного движения. Характеристика механических свойств твердого тела по диаграмме растяжения. Пограничный слой и вихреобразование. Звук как физическое явление. Звук как психофизиологическое явление. Процессы обратимые и необратимые. Теоремы о термодинамическом равновесии. Пары насыщенные и перегретые. Запишем уравнения движения тел, входящих в систему. Первые два уравнения записаны для тел с массами m 1 и m 2 , совершающих поступательное движение, а третье уравнение — для вращающегося цилиндра. В третьем уравнении слева стоит суммарный момент сил, действующих на цилиндр момент силы T 1 взят со знаком минус, так как сила T 1 стремится повернуть цилиндр против часовой стрелки. Справа I - момент инерции цилиндра относительно оси О, который равен. Так как проскальзывания нити нет, то. Шар вращается вокруг оси, проходящей через его центр. В определённый момент на шар начинает действовать сила, в результате чего угол поворота шара изменяется по закону. Определить момент приложенной силы. Решаем задачу, используя основное уравнение динамики вращательного движения. Момент инерции I полого шара равен разности моментов инерции шара радиуса R и шара радиуса r:. Тонкий стержень массой г и длиной 50см вращается с угловой скоростью 10с -1 в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через середину стержня. Вспомните, машинку перед запуском нужно резко провести несколько раз колесами по полу, для того, чтобы маховик сделал запас кинетической энергии. При этом маховику передается энергия привода, превышающая в тот момент расход энергии. Если затем машинку поставить на ровную поверхность и не препятствовать ее движению, она может проехать немалое расстояние.

    Идея использовать принцип этого устройства вызывала интерес с момента появления вопроса о накоплении энергии впрок. Но серьезным препятствием на пути широкого применения маховиков стало небольшое количество накапливаемой энергии, а также слишком малый КПД устройства. Он предложил использовать в качестве маховика не привычный диск, а сердечник с намотанной на него очень тонкой металлической проволокой. Повысить КПД и уменьшить потери энергии на трение удалось после помещения этого устройства в вакуум. И где, конкретно, проблема?

    маховое колесо найти кинетическую энергию

    Реклама - Обратная связь. Найти кинетическую энергию маховика - Механика Ответов 1 Метки нет Все метки К ободу маховика приложена сила 20 Н, направленная по касательной к нему. Вот еще темы с ответами:

    759
    20.01.2017
    пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ: 0
    • пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ!


    пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
    пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ, пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ, пїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ.