2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Как создать идеальную катапульту?
Сообщение23.07.2010, 23:33 
Аватара пользователя


23/07/10
271
Представим себе для начала что нагрузок и трения в конструкции нет.

При этом имеем цепочку из нескольких жёстких звеньев которые свободно вращаются в местах скрепления с друг другом и имеют разный вес и длину. Вопрос: как подобрать вес звеньев и размеры так что бы раскручивая первое закреплённое звено или придавая ему маятникообразные движения добиться максимальной скорости последнего звена?

Извинение если непонятно излагаю и надеюсь с наводящими вопросами мы разберёмся.

-- Сб июл 24, 2010 01:27:01 --

Изображение

как разогнать зелёный шарик сильнее?

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 11:31 
Аватара пользователя


23/07/10
271
http://www.youtube.com/watch?v=S9PnI1MzRnw
на видео цепочка идеальных маятников, как видно из видео последние звено набирает большую скорость вращения, интересно насколько можно ее увеличивать и как?

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 11:46 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


13/08/08
14495
В своём босоногом голоштанном детстве я иногда применял хулиганское приспособление прямо по Вашему чертежу, только в непрерывном виде.

Брался длинный ореховый прут, типа удилища простонародного, его тонкий конец заострялся, и на него насаживалось Зелёное Яблоко. При некотором навыке дальность и высота метания были поразительными.

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 11:55 
Аватара пользователя


03/03/10
1341
Я попробовал посчитать, вот что получилось:
Точка движется по окружности, след.
$a =\frac{V^2}{R} = w^2R$
$w = 2\times Pi\times v$, подставим это в первую формулу и найдём $V$
$V = 2\times Pi\times vR$

$V$ - скорость.
$v$ - частота.
2 и пи мы изменить не можем, значит надо увеличить радиус или частоту.

-- Сб июл 24, 2010 12:01:23 --

P.S А как пи в формуле написать?

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 13:12 
Заблокирован
Аватара пользователя


21/04/06

4930
А Вы посмотрите здесь. Что нам дает расчет кнута!

http://www.relativity.ru/forum/viewtopi ... &start=120

Где- то на форуме физтеха я даже давал расчет такой катапульты для запуска спутников.... Не могу найти, поисковик там не работает.

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 15:20 
Аватара пользователя


23/07/10
271
Шимпанзе в сообщении #340618 писал(а):
Где- то на форуме физтеха я даже давал расчет такой катапульты для запуска спутников.... Не могу найти, поисковик там не работает.


Очень интересно, именно такую идею я фантазировал представляя эти маятники, мне думается такая катапульта будет очень эффективна, но пока не хватает знаний по физике её рассчитать. Расскажите пожалуйста почему её не применяют на практике? Какие там проблемы?

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 15:36 
Аватара пользователя


03/03/10
1341
ИМХО должно быть очень большое плечо, чтобы скорость превзошла 1-ую космическую (8 км/сек, по-моему), а его трудно не только сделать, но и в рабочем состоянии поддерживать.
Мою формулу $V = 2\times Pi\times vR$ ещё не окритиковали, значит могу предположить что она верна.
Подставим $V = 8 \times 10^3$м/сек, $v = \frac{1}{T}$, отсюда радиус равен: $$R = \frac{VT}{2 \times pi} = \frac{8 \times 10^3 T}{2 \times pi} $$
Откуда взять время не знаю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 15:59 


05/06/10
123
Донецк, Украина
Наверное катапульты не используют в космонавтике потому что мы
BCE в сообщении #340580 писал(а):
Представим себе для начала что нагрузок и трения в конструкции нет.

А на самом деле все не так. Это очень сложно осуществить и все будет ломатся...

Что каксается формулы радиуса: туда надо период подставить 2*pi*sqrt(l/g)

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 16:37 
Аватара пользователя


23/07/10
271
Mentat в сообщении #340635 писал(а):
Наверное катапульты не используют в космонавтике потому что мы
BCE в сообщении #340580 писал(а):
Представим себе для начала что нагрузок и трения в конструкции нет.

А на самом деле все не так. Это очень сложно осуществить и все будет ломаться...


Ну да я сделал допущение что бы разбить более сложную проблему на более простые.


Думаю что в принципе трение можно убрать например так:

Явление аномального низкого трения. Установлено, что
при достаточно сильном облучении одной из трущихся поверхнос-
тей ускоренными частицами (например, атомами гелия) коэффици-
ент трения падает в десятки и даже сотни раз, достигая сотых и
тысячных долей единицы (открытие-121). Для возникновения эф-
фекта сверхнизкого трения необходимо, чтобы процесс трения
осуществлялся в вакууме. Переход в состояние сверхнизкого тре-
ния может осуществляться далеко не всеми телами. Этой способ-
ностью обладают вещества со слоистой кристаллической структу-
рой. Исследования показали, что очень тонкий поверхностный
слой вещества при совместном действии трения и облучения испы-
тывает сильную ориентацию, благодаря чему его структурные эле-
менты располагаются параллельно плоскости контакта, за счет
чего сильно уменьшается способность вещества образовывать
сильные адгезионные связи. Роль облучения сводится к очень ин-
тенсивной очистке поверхности контакта от премисей и от моле-
кул воды, препяствующих ориентации. К тому же водная пленка
сама является источником довольно сильных адгезионных связей.
Явление аномально низкого трения можно использовать к примеру
в подшипниках.

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 16:46 
Заблокирован
Аватара пользователя


03/03/10

4558
Тут проблема скорее не трение, а нагрузки на конструкцию - разорвет. Расчитайте реакции связей в такой штуке (стандартная теормеховская задачка).

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 17:24 
Аватара пользователя


23/07/10
271
myhand в сообщении #340641 писал(а):
а нагрузки на конструкцию - разорвет.



Так уж получилось я много читаю и последние время читаю всё что связанно с физикой, вот например небольшая нарезка текста который читаю сейчас, для размышления.


1 До 4-5 тыс. оборотов в минуту маховик сохраняет свои исходные размеры – если его остановить и измерить самыми точными приборами, все будет как прежде. Но уже при частоте вращения, близкой к 5 тыс. оборотов в минуту, маховик как бы «раздается» в стороны, его диаметр сильно увеличивается, и после остановки маховик не возвращается к прежним размерам.

2 Итак, по каким причинам нельзя накопить в обычном маховике больше энергии? Во-первых, это малая прочность материала, из которого он изготовлен. Крупные отливки или поковки даже из лучших сортов стали не слишком прочны. В таких изделиях невозможно избежать мельчайших дефектов, сильно уменьшающих прочность всего маховика. Во-вторых, чем прочнее литой или кованый маховик, тем опаснее последствия в случае его разрыва, и тем больше запас прочности следует закладывать при его проектировании.


3 Как ни парадоксально, но расчеты показали, что из легкого. Оказывается, не просто прочность, а удельная прочность, то есть отношение прочности к удельному весу материала, определяет плотность энергии маховика.
Максимум, что мы можем «выжать» из стали, даже самой совершенной, – это 30—50 кДж/кг, дальше маховик разорвется. А маховик из более легких титана, дюралюминия, магниевых сплавов при той же массе накопит до разрыва в полтора раза больше энергии. Неплохим материалом для маховиков являются пластмассы, особенно усиленные стеклонитью, так называемые стеклопластики. Тяжелые же материалы практически не годятся для маховиков.


4 Например, плотность энергии маховиков из бамбука почти в 10 раз выше, чем из стали, и достигает 0,3 МДж/кг. Приблизительно вдвое хуже, но все-таки очень высокие показатели у маховиков из березы, сосны, ели.

5 Маховик, навитый из графитового волокна, в 20—30 раз превзойдет стальной по плотности энергии, а навитый из алмазного волокна приобретет фантастическую энергоемкость – 15 МДж/кг!

6 На основе нанотехнологий в США и Австралии были созданы волокна и ленты фантастической прочности на основе того же карбона или углерода. При толщине ленты в сотни раз меньше волоса, она по прочности в тысячи раз превышает сталь, или ординарное графитовое волокно. Стало быть, его плотность энергии может составить тысячи мегаджоулей на килограмм, вероятнее всего 2500—3500 МДж/кг.

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 20:21 


05/06/10
123
Донецк, Украина
Кстати, Kitozavr, первая космическая здесь негодится. Так как работу маятника мы рассматриваем у поверхности, а спутник на орбиту еще надо вывести...
Поэтому для простоты расчетов можно использовать вторую.

Что касается самого вопроса, BCE, у вас же вроде бы есть программа для симуляции. Можете посчитать. Ну или просто посмотреть варианты.
Для каждого следующего маятника формулы должны становится сложнее, проще поручить задачу компьютеру. А алмазное волокно (равно как и американские новые ленты) очень дорогие.

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 20:49 
Аватара пользователя


03/03/10
1341

(Оффтоп)

Mentat в сообщении #340683 писал(а):
А алмазное волокно (равно как и американские новые ленты) очень дорогие.

А мы используем нерастяжимую, невесомую нить. 8-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 21:49 
Аватара пользователя


23/07/10
271
Mentat в сообщении #340683 писал(а):

Что касается самого вопроса, BCE, у вас же вроде бы есть программа для симуляции. Можете посчитать. Ну или просто посмотреть варианты.
Для каждого следующего маятника формулы должны становится сложнее, проще поручить задачу компьютеру. А алмазное волокно (равно как и американские новые ленты) очень дорогие.



Занимаюсь программированием нейронных сетей, но меня пока интересуют общие вопросы, хотелось бы увидеть дискуссию экспертов по этому поводу.

 Профиль  
                  
 
 Re: Как создать идеальную катапульту?
Сообщение24.07.2010, 21:57 
Заблокирован
Аватара пользователя


21/04/06

4930
Нашел свою тему , правда на другом форуме: «Космический кнут (летим со субсветовой скоростью)»

http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yab ... 22463951/0

А формулы расчета кнута приведены как указывал ранее здесь:

http://www.relativity.ru/forum/viewtopi ... &start=120

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group