Levyn pyöriminen akselilla tarkoittaa usein lineaarista liikettä. Ilmeisin esimerkki on autopyörä, mutta eteenpäin suuntautuva liike voi olla tärkeä myös vaihde- ja hihnajärjestelmiä suunniteltaessa. Muunto pyörimisestä lineaariseen nopeuteen on suora; kaikki mitä sinun tarvitsee tietää on pyörivän levyn säde (tai halkaisija). Jos haluat lineaarisen nopeuden jalkoina minuutissa, on tärkeää muistaa, että sinun on mitattava säde jalkoina.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Levylle, joka pyöriinrpm, kiinnitetyn akselin ajonopeus onn × 2πrjos levyn säde onr.
Peruslaskenta
Määritä kohtaPpyörivän levyn kehällä.Pjoutuu kosketuksiin pinnan kanssa kerran jokaisen pyöräytyksen kanssa, ja jokaisen pyörityksen kanssa se kulkee etäisyyden, joka on yhtä suuri kuin ympyrän kehä. Jos kitkavoima on riittävä, levylle kiinnitetty akseli liikkuu saman etäisyyden eteenpäin jokaisella kierroksella. Säderjonka ympärysmitta on 2πr, joten jokainen kierto siirtää akselia eteenpäin. Jos levy pyörii n kertaa minuutissa, akseli liikkuu etäisyydenn× 2πr joka minuutti, mikä on sen ajonopeus (s).
s = n × 2πr
On yleisempää mitata halkaisija (d) levyn, kuten autopyörän, säde. Siitä asti kunr = d÷ 2, auton ajonopeus muuttuunπd, jossa n on renkaan pyörimisnopeus.
s = n × πd
Esimerkki
Auto, jossa on 27 tuuman renkaat, kulkee 60 mailia tunnissa. Kuinka nopeasti sen pyörät pyörivät?
Muunna auton nopeus mailista tunnissa jalkaan minuutissa: 60 mph = 1 maili minuutissa, mikä puolestaan on 5280 jalkaa / min. Auton renkaan halkaisija on 1,125 jalkaa. Joss = n × πd, jaa yhtälön molemmat puolet π: lläd:
n = \ frac {s} {πd} \\ \, \\ = \ frac {5280 \ text {ft / min}} {3,14 × 1,125 \ text {ft}} \\ \, \\ = 1495 \ text { rpm}
Kitka on tekijä
Kun pinnan kanssa kosketuksessa oleva levy pyörii, akseli, jonka ympäri kiekko pyörii, liikkuu eteenpäin vain, jos levyn ja pinnan välinen kitkavoima on riittävän suuri liukastumisen estämiseksi. Kitkavoima riippuu kahden kosketuksessa olevan pinnan välisestä kitkakertoimesta sekä levyn painon ja akselille kohdistetun painon kohdistamasta alaspäin suuntautuvasta voimasta. Nämä muodostavat kohtisuoran alaspäin suuntautuvan voiman kosketuspisteessä, jota kutsutaan normaalivoimaksi, ja tämä voima pienenee, kun pinta on kalteva. Auton renkaat voivat alkaa luistaa, kun auto kiipeää mäkeä, ja ne voivat liukastua jäillä, koska jään kitkakerroin on pienempi kuin asfaltilla.
Liukuminen vaikuttaa eteenpäin suuntautuvaan liikkeeseen. Kun käännät pyörimisnopeuden lineaariseksi nopeudeksi, voit kompensoida liukastumisen kertomalla sopivalla kertoimella, joka on johdettu kitkakertoimesta ja kaltevuuskulmasta.