Hvordan beregne energi lagret i et svinghjul

En enkel problem som ofte kommer opp i innledende fysikk klasser det å bestemme rotasjonsenergi fra en disk. Hvis et svinghjul er av jevn tykkelse, da dette enkelt problem er ganske anvendelig for bestemmelse av svinghjulet lagrede energi. Selv om svinghjulet har en leppe, kan dette lett gjøres rede for ved å utføre en separat beregning av rotasjonsenergi av en bøyle av tilsvarende radius. Hva du trenger å vite for å gjøre disse beregningene er massen av svinghjulet, dens rotasjonshastighet, og de relevante rotasjon-of-treghet ligninger.

Bruksanvisning

1 Beregne treghetsmomentet for den jevnt flate del av skiven som MR ^ 2/2, hvor M er massen til det plan skive, R er radiusen, og cirkumflekstegnet ^ indikerer potenser. Måle massen i kilogram og radius i meter.

2 Modifisere den ovennevnte beregning hvis det er en leppe (med andre ord, hvis svinghjulet er ikke av ensartet tykkelse) ved å legge på leppen er treghetsmomentet i tillegg. Antagelig, ikke lenger er den totale masse M nyttig siden det inneholder massen av leppen. Så må du bestemme massen av den flate delen av svinghjulet tetthet, en figur du vil forhåpentligvis vite. Multiplisere tettheten av volumet av den flate del av skiven, med andre ord? R ^ 2 x (bredde). Bruk dette som M i formelen i trinn 1 i stedet. Så for leppe, multiplisere tettheten av leppe volum, som er (? Ro ^ 2? Ri ^ 2) xheight, hvor Ro er den ytre radius og Ri er den indre radius. Kall dette Mlip. Deretter leppen er treghetsmoment er Mlip / 2 x (RO ^ 2 + Ri ^ 2). Legg dette beløpet til den flate delen av diskens treghetsmoment for å få svinghjulet totale treghetsmoment.

3 Betegner den svinghjulet vinkelrotasjonshastighet med en omega,?, Målt i omdreininger per sekund. Beregn rotasjonskinetiske energi i svinghjulet som KE = 0,5 x (treghetsmomentet) x? ^ 2. Dersom massen og radien ble målt i kilo og målere, så den kinetiske energien er i Newton. Dette resultatet er svinghjulet lagrede energi.