סיבוב דיסק על פיר מתורגם לעיתים קרובות לתנועה לינארית. הדוגמה הברורה ביותר היא גלגל רכב, אך תנועה קדימה יכולה להיות חשובה גם בעת תכנון מערכות הילוכים וחגורות. התרגום מסיבוב למהירות לינארית הוא פשוט; כל מה שאתה צריך לדעת הוא הרדיוס (או הקוטר) של הדיסק המסתובב. אם אתה רוצה את המהירות הליניארית ברגל לדקה, חשוב לזכור שאתה צריך למדוד את הרדיוס בכפות הרגליים.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
לדיסק שמסתובב בנסל"ד, המהירות קדימה של הפיר המחובר היאנ × 2πראם רדיוס הדיסק הואר.
החישוב הבסיסי
קבע נקודהפעל היקף דיסק מסתובב.פיוצר מגע עם המשטח פעם אחת עם כל סיבוב, ועם כל סיבוב, הוא עובר מרחק שווה להיקף המעגל. אם כוח החיכוך מספיק, הפיר המחובר לדיסק נע באותו מרחק קדימה בכל סיבוב. דיסק עם רדיוסריש היקף של 2πרכך שכל סיבוב מזיז את הפיר קדימה למרחק זה. אם הדיסק מסתובב n פעמים בדקה, הפיר נע למרחקנ× 2πr בכל דקה, המהווה את מהירות הקדימה שלה (ס).
s = n × 2πr
נפוץ יותר למדוד את הקוטר (ד) של דיסק, כמו גלגל מכונית, מאשר הרדיוס. מאזר = ד÷ 2, המהירות קדימה של המכונית הופכתנπד, כאשר n הוא מהירות הסיבוב של הצמיג.
s = n × πd
דוגמא
מכונית עם צמיגי 27 אינץ 'נוסעת 60 מייל לשעה. כמה מהר גלגליו מסתובבים?
המירו את מהירות המכונית ממיילים לשעה לרגל לדקה: 60 קמ"ש = מייל לדקה, וזה בתורו 5,280 רגל לדקה. צמיג המכונית בקוטר 1.125 מטר. אםס = נ × πד, חלק את שני צידי המשוואה ב- πד:
n = \ frac {s} {πd} \\ \, \\ = \ frac {5280 \ text {ft / min}} {3.14 × 1.125 \ text {ft}} \\ \, \\ = 1,495 \ text { סל"ד}
חיכוך הוא גורם
כאשר דיסק במגע עם משטח מסתובב, הפיר שסביבו מסתובב הדיסק נע קדימה רק אם כוח החיכוך בין הדיסק למשטח גדול מספיק כדי למנוע החלקה. כוח החיכוך תלוי במקדם החיכוך בין שני המשטחים הנמצאים במגע ובכוח כלפי מטה שמפעיל משקל הדיסק ובמשקל המופעל על הפיר. אלה יוצרים כוח מאונך כלפי מטה בנקודת המגע המכונה הכוח הרגיל, וכוח זה הופך להיות פחות כאשר השטח נוטה. צמיגי מכונית יכולים להתחיל להחליק כאשר המכונית מטפסת על גבעה, והם יכולים להחליק על קרח, מכיוון שמקדם החיכוך של הקרח הוא פחות מזה של אספלט.
החלקה משפיעה על תנועה קדימה. כאשר מתרגמים מהירות סיבוב למהירות לינארית, ניתן לפצות על החלקה על ידי הכפלת בגורם מתאים הנגזר ממקדם החיכוך ומזווית השיפוע.