題:
離心式飛重調速器系統會減慢自由落到地球表面的物體的下降速度嗎? (修改後的設計)
user255577
2020-08-18 08:39:26 UTC
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我想知道旋轉的砝碼是否會減慢自由落到地球表面的物體的下降速度。

請參考以下概念圖:

enter image description here

該圖顯示了密封的空心圓柱體的剖視圖。在該空心圓柱體內部將是兩個直流電動機,每個直流電動機的轉子軸上都裝有兩根桿,並且有兩個推力軸承將每根桿夾在中間,這將允許每根桿隨著電動機軸的旋轉而自由地上下旋轉。

圓柱體的底部將裝有一個電池,用於為直流電動機供電,並且還起到了自重的作用,因此圓柱體將保持在此狀態。

向上自由下落到地球表面。該圖還顯示了一個金屬板,該金屬板位於圓柱體的頂部,該金屬板中具有孔,以使其能夠從氣球或直升機上掉下來。直流電動機將彼此反向旋轉,以防止圓柱體旋轉。

氣球或直升機會將圓柱體抬到一定高度,然後鬆開。即將釋放時,兩個直流電動機將打開,飛錘將與電動機的轉子軸成90度角旋轉。

一旦氣缸鬆開並開始向下加速,則旋轉的配重塊應向上樞轉一定程度(如圖所示),並應作為拖曳每個電動機轉子軸的阻力,並因此而對下降的氣缸起拖拽作用,從而減慢其下降速度。我相信飛行重物旋轉得越快,它們產生的阻力就越大,圓柱體下降的速度就越慢。 / p>

編輯

我創建了一個修改過的設計,我認為這會減慢掉落物體的下降速度。

enter image description here

上面的修訂圖顯示了一個圓盤,該圓盤周圍有一個O形圈,已插入圓柱體中。該光盤的底部有兩個金屬柱。每個支柱的頂部都有一個止推軸承和一個軸承。附在軸承上的是鋼纜,附在附在電動機轉子軸上的桿上。氣瓶的內襯上將帶有某種潤滑劑,以允許光盤向上或向下滑動。設定為地面壓力(14.7 psia),而O形圈上方的氣壓會降低,這是因為氣缸外部的環境氣壓較低。氣缸的頂部將有孔,以允許空氣進入或退出氣缸的頂部。

為了產生減速力,需要轉動直流電動機連續循環打開和關閉。當馬達關閉時,碟片將朝氣缸頂部移動;當馬達開啟時,碟片將向下拉。在拉下光盤期間,應產生一個暫時的減速力。

您是遮擋一側還是遮擋旋轉的物體?否則,拖動效果將取消。
@Solar Mike,這很有趣,但是我不知道該怎麼做。
我花了1970-71年的大部分時間,無法使該計劃成為新生物理學生。我參加的第一門基礎動力學課教會了我為什麼。
如果它在外太空靜止不動,您會期望它由於內部旋轉而開始運動嗎?
@J,否,因為那是慣性推進的一種形式,這是不可能的。
“應該在電動機的每個轉子軸上起拖曳作用,從而在下降的汽缸上起拖曳作用,從而減慢其下降速度。”為什麼?
@Acccumulation,我必須承認,我對飛錘旋轉時會產生的力的類型做出了一些錯誤的假設,尤其是關於在轉子軸上產生拖曳效果的假設。這個概念上的想法是破產。它永遠不會按預期工作。
拆下密封缸並用直升機機翼更換飛輪...
這看起來像是一個“'新主意'問題”(http://meta.engineering.stackexchange.com/q/311/1832)。正如最新編輯所演示的那樣,此類問題往往成為移動的目標並引發討論,但都不適合我們的格式。看看您是否可以[編輯]您的問題以使其具體且可以回答。
@user255577那麼,為什麼重力井中沒有慣性推進呢?為了減慢其下降速度,它必須以某種方式產生力量。沒有反應質量,您提出什麼機制?
關於更新的設計,是的,您可以通過排出或吸入空氣來產生力。但是排出/吸入會互相抵消-您可以通過使用電動機吸入空氣來獲得暫時的減速,但是當內部腔室再次膨脹時,空氣被迫向右排出,從而抵消了原來的加速度。基本上,這是一種火箭,可以拋棄推進劑進行加速,並具有額外的扭轉功能,您可以通過取消其動量來為空中火箭加油。
五 答案:
jpa
2020-08-18 17:24:27 UTC
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一旦氣缸鬆開並開始向下加速,則旋轉的重錘應向上樞轉一定程度(如圖所示),並應作為拖曳每個電動機轉子軸的力,因此

否,沒有理由讓它們向上旋轉。重力以與箱子相同的加速度拉動重錘。

另一種思考方式:在一個下落的箱子內與重力為零的箱子等效。在零重力下,飛重將保持在90度方向。

關於輕重物不向上樞轉,這是一個很好的觀點。我現在可以看到。
但是在放開箱子之前,飛錘是否不是在90度標記以下*懸掛了一點?如果這些桿完全水平,則沒有力將重錘抵抗重力。我同意,放開箱子後,舉重裝置的確確實是水平的,因為您不需要任何力來支撐重量,因為有效重量可以自由降落到0。
@NuclearWang是的,如果它們可以沿該方向旋轉。但是在有問題的情況下,它們以90度開始:“飛錘將與電動機的轉子軸成90度角旋轉”。您要問的可能是kamran答案的第二部分處理的內容,儘管我不太了解。無論如何,這類似於在盒子內部放置彈簧和重物:系統的質心將以通常的加速度下降,而盒子和重物的相對位置將相對於重心發生變化。
我要根據有關原始設計的內容回答這個問題-在添加“編輯”部分和添加新圖形之前。
BillThePlatypus
2020-08-18 19:48:23 UTC
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jpa很好地回答了為什麼砝碼不會向上彎曲。我要補充一點。牛頓第三定律說,對於每一個動作,都有一個平等而相反的反應。為了使這種盒子減慢速度,盒子必須在別的物體上施加力,就像重力在地球上拉動和氣動阻力移動空氣一樣。但是,此機制不會與盒子外面的任何東西交互,因此不會引起加速。

我同意你所說的。我非常確定,如果電動機和飛行重物在戶外旋轉,例如直升機的旋翼和葉片,那麼當機械裝置下降時,推動旋轉重物的空氣相互作用會產生空氣阻力,這會減慢空氣阻力。機制的下降。這類似於一個人伸直雙臂跳傘降落在地上,他的雙臂會產生一些空氣阻力和阻力,這會稍微降低其下降速度。
儘管您將設備描述為密封的空心圓柱體,但拖動的效果仍然相同,因此不會從內部受到任何拖動。
Nuclear Wang
2020-08-19 00:30:15 UTC
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這將使盒子稍微落在地面上 更快

在釋放盒子之前,飛錘不是很水平(除非它們被限制為-該問題做出了不相容的陳述,即桿可以“自由地向上或向下樞轉”,但飛錘“將旋轉90度”)。必須有一些支撐其重量的力,這是由桿中的張力引起的。如果桿完全水平,則沒有力抵消重力,因此無論旋轉多快,飛錘都必須懸掛在90度以下的位置。桿要么沒有懸垂90度,要么沒有自由上下運動-答案是前者。

放開箱子時,作用在飛錘上的唯一力是拉力。桿,因此它們自然會定向到水平位置。我們可以看到盒子內部的質量分佈已經向上移動-但是由於沒有外力參與,所以質心沒有移動。我們可以看到,當桿向上拉動重錘時,它們也將框體向下拉,使重心保持在同一位置。

總體而言,盒子的重心會以相同的速率下降。但是,由於盒子內部質量的重新分佈,盒子的底部邊緣會被略微向下推並撞擊地面比空盒子還早。這類似於通過從船的前部向後方行走,不向質心施加任何力,而是重新分配該質量以在向後移動時推動獨木舟向前的方式,使獨木舟更快地降落。 @jpa在評論中提供的另一個示例是用彈簧上的重物代替飛輪裝置-彈簧通常在重力的作用下被壓縮,但是當盒子開始掉落時,彈簧上沒有有效的重量,因此它會膨脹,將質量向上推,將盒子向下推,儘管質量中心保持靜止。無論盒子中有什麼,質心都遵循完全相同的路徑,但是盒子的底部邊緣可能沒有。

Tiger Guy
2020-08-19 10:09:39 UTC
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我不太了解您正在旋轉的東西到底在做什麼,但是像這樣的封閉系統唯一可以做的就是改變盒子的重心。如果您旋轉的物體將重心向下移動,則理論上可以使盒子的底部放慢地面幾分之一秒。實際上經過了酒吧下方。

我對此表示同意,但請參閱我的修改設計,我認為這會減慢下落物體的下降速度。
您無法通過移動物體內部的物體來減慢其下降速度。它違抗牛頓的運動定律。除非可以對物體施加力,否則無法使其減速。物體無法對其自身施加力。
kamran
2020-08-18 10:33:11 UTC
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假設您以 $ \ omega $ span>

的速度旋轉車輪,因此我們的向心力 $ F = mr \ omega ^ 2 $ span>

此力的方向與拉力飛輪向下的重力正交,因此不會阻止跌落。

但是,如果我們想像與飛輪質量相同的m是兩個球,它們連接到一根細的無質量的剛性弦上(總共4個球),則重力會做一些工作來將弦的角度更改為一個角度

$ \ theta = arctan(mg / mr \ omega ^ 2)$ span>

但是即使這樣也不會減慢速度下降。使導線偏轉的功最大。 $ W_ {max} = mg * r $ span>

在此期間,重力將完成全部工作過渡期為

$ W = W_ {偏轉工作} + W {電位} = mg * r + mg * r = 2mgr $ span>

這意味著重力已將彎曲導線的工作視為慣性工作,換句話說,在此過渡期間,出於所有目的和目的,盒子的質量都增加了。

編輯

在對為什麼球不會上升的評論之後。

最初旋轉時的球在重力作用下被拉低,但由電線支撐。放開盒子後,由於消除了使球保持向下的重力,球將開始向上移動。

編輯我想舉一個例子。請註明總應變在盒子裡並且所有板和牆以及槓桿和金屬絲的組合剛度K。

在盒子掉落之前,它的應變能為E = de ^ 1/2 * k。

這種能量會在掉落後立即起作用,並嘗試將球拉起。當系統自由下落時,系統將開始諧波運動。我的答案涵蓋了前半段時間。

*意圖和目的
感謝@JonathanRSwift。


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 4.0許可。
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