14-07-2018, 18:05 PM
(Seda postitust muudeti viimati: 14-07-2018, 18:07 PM ja muutjaks oli 41Degree.)
Oot-oot, poisid, siin on nüüd kõik asjad segi nagu puder ja kapsad. Hakkame otsast mõisteid lahti harutama, proovin mõned kolhoosidefinitsioonid koos kolhoosinäidetega tuua.
Pöördemoment - oletame, et paneme elektrimootori otsa piduriketta, mida pidurdame mingi raami külge kinnitatud pidurisadulaga. Kui mootor arendab nt 1000 Nm, siis peab seda pidurdamisraami paigal hoidma sama 1000 Nm (aga vastassuunas). Siin ei summeeru midagi ehk mootor arendab 1000 Nm esimese pöörde lõpus, esimese sekundi lõpus, esimese minuti lõpus, esimese tunni lõpus jne, ning täpselt samamoodi peame 1000 Nm-ga seda vastu hoidma.
Jõud - kui me oleme eelnevalt kirjeldatud raami külge kinnitanud meetrise toru, siis toru otsas on pidev jõud 1000 njuutonit ehk 100kg mees (või naine) suudab süsteemi Maa gravitatsiooni abil süsteemi napilt tasakaalus hoida. Kusjuures mootor muudkui väntab oma 1000 Nm-ga.
Mehaaniline võimsus - pöörlemiskiirus korda arendatav moment. Kui meil on tarvitada kahepooluseline mootor, mis annab 1000 Nm ning teeb seejuures 3000 rpm, on mootori poolt arendatavaks võimsuseks 314 kW. Kui meil oleks aga kasutada hüpoteetiline 2000-pooluseline mootor, siis oleks see mootor 0,314kW-line ning käiks ringi 3 rpm juures.
Mehaaniline töö pöörlemisel - võimsus korda aeg. Kuna eelnevalt kirjeldatud süsteemis läheb kogu elektrimootori poolt sisse pandav energia ketta ja klotside soojendamiseks, st midagi mehaaniliselt ühest kohast teise ei liigu, siis saab jälgida seda, kui palju piduriketas mingi aja jooksul soojeneb. On tunnetuslikult selge, et 3000 rpm juures soojeneb ketas märksa kiiremini kui 3 rpm juures, täpsemalt öeldes 1000 korda kiiremini. 1 sekundi jooksul salvestatakse 3000 rpm juures 314kJ energiat, 3 rpm juures 0,314 kJ ehk 314 J energiat. Jah, see näide ei ole päris korrektne, sest ümbritsev õhk hakkab ketast jahutama ning mida edasi, seda kiiremini, aga vaatame seda asja lihtsustatuna.
Puu lõhkumise energiabilanss - üks teine viis mehaanilist energiat arvutada on korrutada jõud selle juures läbitava teepikkusega. Kui kirves peab pakuga kokkupuutel arendama esimese sentimeetri jooksul "10-tonnist jõudu" ehk 100kN, et puusse tungida, kulutatakse selleks 0,01x100 000=1000 J energiat. Olgu edaspidise 30 cm läbimiseks vajalik "10kg suurust jõudu" ehk 100N, siis selleks teiseks faasiks kulub 0,3*100=30 J energiat. Kokku on paku poolekslöömiseks tarvis 1030J energiat. See energia peab elektrimootorist tsükliaja jooksul välja tulema (vt eelmist rida). Tahtes igal sekundil sellist pauku saada, peab kasutada olema 1,03kW võimsust arendav jõuallikas, kui iga 2 sekundi tagant, siis 0,5kW suurune jne. Numbrid on laest võetud, need võib asendada sobivamatega.
Hooratta mehhanismi energiabilanss - hooratast on mõistlik kasutada siis, kui on vaja saada suurt energiat harva ja kiiresti kätte. Kahe paku lõhkumise vahel saab hooratast laadida mootorilt võetava energiaga (endiselt võimsus korda aeg). Pöörleva hooratta energia kasvab vastavalt mootorilt saadavale energiale. Pöörleva objekti energia võrdub poole inertsimomendi ja pöörlemiskiiruse ruudu korrutisega. Hooratast laetakse tasapisi ning vajalikul hetkel saab hooratta mõne tööriistaga kiirelt "kinni pidurdada" ehk sellesse salvestatud energia paku lõhkumiseks hakkama panna. Teisiti öeldes, kui paku lõhkumise tsükliaeg on 10 sekundit, millest 1 sekundi väitel toimub reaalne poolitamine, siis hoorattaga mehhanismi puhul on 9 ühikut energiat enne poolitamise algust hoiule pandud ning ainult 1 ühik tuuakse süsteemi poolitamise ajal. Kui nüüd peaks juhtuma, et mingi jändriku tõttu sellest 9+1-st ühikust ei piisa, siis lihtlabaselt väljendudes on purki pandud energia lõppedes kasutada ainult 10% muidu saada olnud jõust.
Kui nüüd tulla küsimuse juurde, "kuidas ankru massi arvutada mootori Nm-teks" (mis füüsika seisukohalt on sama loogiline nagu see, mitu grammi kartulikrõpse saab ühest kilogrammist kurkidest
) , siis seda asja tuleks ajada läbi sellesama energiajäävuse seaduse. Ankru inertsimoment on saadaval küll, aga kui hakata mootorit pidurdama rohkem kui mootor sisse suudab panna, siis hakkab ankru kiirus paratamatult kukkuma, sest kasutatakse ära sellesse salvestatud kineetiline energia. Mida suurema Nm-ga pidurdad, seda kiiremini kiirus nulli kukub. Kui seda tahta arvutada, siis on vajalik teada ankru inertsimomenti või esimeses lihtsustuses ankru massi ning mõõtmeid.
EDIT: oopuse trükkimise ajal kirjutas juba olli ka üht-teist, seetõttu on mõni pügal korduv
Pöördemoment - oletame, et paneme elektrimootori otsa piduriketta, mida pidurdame mingi raami külge kinnitatud pidurisadulaga. Kui mootor arendab nt 1000 Nm, siis peab seda pidurdamisraami paigal hoidma sama 1000 Nm (aga vastassuunas). Siin ei summeeru midagi ehk mootor arendab 1000 Nm esimese pöörde lõpus, esimese sekundi lõpus, esimese minuti lõpus, esimese tunni lõpus jne, ning täpselt samamoodi peame 1000 Nm-ga seda vastu hoidma.
Jõud - kui me oleme eelnevalt kirjeldatud raami külge kinnitanud meetrise toru, siis toru otsas on pidev jõud 1000 njuutonit ehk 100kg mees (või naine) suudab süsteemi Maa gravitatsiooni abil süsteemi napilt tasakaalus hoida. Kusjuures mootor muudkui väntab oma 1000 Nm-ga.
Mehaaniline võimsus - pöörlemiskiirus korda arendatav moment. Kui meil on tarvitada kahepooluseline mootor, mis annab 1000 Nm ning teeb seejuures 3000 rpm, on mootori poolt arendatavaks võimsuseks 314 kW. Kui meil oleks aga kasutada hüpoteetiline 2000-pooluseline mootor, siis oleks see mootor 0,314kW-line ning käiks ringi 3 rpm juures.
Mehaaniline töö pöörlemisel - võimsus korda aeg. Kuna eelnevalt kirjeldatud süsteemis läheb kogu elektrimootori poolt sisse pandav energia ketta ja klotside soojendamiseks, st midagi mehaaniliselt ühest kohast teise ei liigu, siis saab jälgida seda, kui palju piduriketas mingi aja jooksul soojeneb. On tunnetuslikult selge, et 3000 rpm juures soojeneb ketas märksa kiiremini kui 3 rpm juures, täpsemalt öeldes 1000 korda kiiremini. 1 sekundi jooksul salvestatakse 3000 rpm juures 314kJ energiat, 3 rpm juures 0,314 kJ ehk 314 J energiat. Jah, see näide ei ole päris korrektne, sest ümbritsev õhk hakkab ketast jahutama ning mida edasi, seda kiiremini, aga vaatame seda asja lihtsustatuna.
Puu lõhkumise energiabilanss - üks teine viis mehaanilist energiat arvutada on korrutada jõud selle juures läbitava teepikkusega. Kui kirves peab pakuga kokkupuutel arendama esimese sentimeetri jooksul "10-tonnist jõudu" ehk 100kN, et puusse tungida, kulutatakse selleks 0,01x100 000=1000 J energiat. Olgu edaspidise 30 cm läbimiseks vajalik "10kg suurust jõudu" ehk 100N, siis selleks teiseks faasiks kulub 0,3*100=30 J energiat. Kokku on paku poolekslöömiseks tarvis 1030J energiat. See energia peab elektrimootorist tsükliaja jooksul välja tulema (vt eelmist rida). Tahtes igal sekundil sellist pauku saada, peab kasutada olema 1,03kW võimsust arendav jõuallikas, kui iga 2 sekundi tagant, siis 0,5kW suurune jne. Numbrid on laest võetud, need võib asendada sobivamatega.
Hooratta mehhanismi energiabilanss - hooratast on mõistlik kasutada siis, kui on vaja saada suurt energiat harva ja kiiresti kätte. Kahe paku lõhkumise vahel saab hooratast laadida mootorilt võetava energiaga (endiselt võimsus korda aeg). Pöörleva hooratta energia kasvab vastavalt mootorilt saadavale energiale. Pöörleva objekti energia võrdub poole inertsimomendi ja pöörlemiskiiruse ruudu korrutisega. Hooratast laetakse tasapisi ning vajalikul hetkel saab hooratta mõne tööriistaga kiirelt "kinni pidurdada" ehk sellesse salvestatud energia paku lõhkumiseks hakkama panna. Teisiti öeldes, kui paku lõhkumise tsükliaeg on 10 sekundit, millest 1 sekundi väitel toimub reaalne poolitamine, siis hoorattaga mehhanismi puhul on 9 ühikut energiat enne poolitamise algust hoiule pandud ning ainult 1 ühik tuuakse süsteemi poolitamise ajal. Kui nüüd peaks juhtuma, et mingi jändriku tõttu sellest 9+1-st ühikust ei piisa, siis lihtlabaselt väljendudes on purki pandud energia lõppedes kasutada ainult 10% muidu saada olnud jõust.
Kui nüüd tulla küsimuse juurde, "kuidas ankru massi arvutada mootori Nm-teks" (mis füüsika seisukohalt on sama loogiline nagu see, mitu grammi kartulikrõpse saab ühest kilogrammist kurkidest
) , siis seda asja tuleks ajada läbi sellesama energiajäävuse seaduse. Ankru inertsimoment on saadaval küll, aga kui hakata mootorit pidurdama rohkem kui mootor sisse suudab panna, siis hakkab ankru kiirus paratamatult kukkuma, sest kasutatakse ära sellesse salvestatud kineetiline energia. Mida suurema Nm-ga pidurdad, seda kiiremini kiirus nulli kukub. Kui seda tahta arvutada, siis on vajalik teada ankru inertsimomenti või esimeses lihtsustuses ankru massi ning mõõtmeid.EDIT: oopuse trükkimise ajal kirjutas juba olli ka üht-teist, seetõttu on mõni pügal korduv