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.
 
 Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 18:08 
Аватара пользователя


08/10/09
245
Херсон
В свое время я поставил лабораторную работу по определению
момента инерции тела динамическим методом. Суть ее такова:
на горизнтальную ось насаживается тело (велосипедное колесо
в изначальном варианте), наматывается нить с подвешенным к ней коромыслом
с грузиками). Нить наматывается на ось а затем отпускается.
Знаю массу грузов и колеса, диаметр вала, время опускания а также высоту опускания и поднятия
(за счет силы трения в оси эта высота меньше высоты опускания) можно
определить искомый момент инерции. В случае использования колеса при высоте опускания
в 1 м, высота поднятия составляла примерно 70-80 см.
Спустя некоторое время решил видоизменить ее и использовать маленький металлический
гребной винт от моторки. Я использовал хороший подшипник но высота поднятия составляет всего несколько сантиметров.
На мой взгляд, винт в данном случае работает как "ветряк" и эти потери энергии на "разгон" воздуха
являются на порядок большими нежели потери на трение в оси. Но если соответствующим расчетом
вторые потери можно учесть, то первые оценить крайне сложно. Вот и задался вопросом:
как убрать технически этот первый фактор??
Я так думаю, что можно поместить винт в плексигасовый (прозрачный) цилиндрический кожух, тем самым исключив возможность передвижения
воздушных масс

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 18:20 
Заслуженный участник


20/08/14
5568
Россия, Москва
Достаточно очевидно: уменьшать максимальную скорость вращения. Например уменьшением диаметра оси намотки нити или облегчением груза. Возможно придётся улучшать качество подшипника в оси (для уменьшения погрешностей).
Ну предлагать поместить всё в вакуум не буду, это ещё более очевидно (и трудно реализуемо, хотя уменьшить давление воздуха в тысячи раз не такая уж и проблема).

-- 18.10.2018, 18:26 --

reterty в сообщении #1347371 писал(а):
Я так думаю, что можно поместить винт в плексигасовый (прозрачный) цилиндрический кожух, тем самым исключив возможность передвижения воздушных масс
Если короб будет неподвижным, то винту станет ещё труднее гонять в нём воздух - т.е. только хуже.
Если короб неподвижно соединён с винтом, то будете мерить момент инерции не винта, а всей системы винт-короб-воздух(внутри). Плюс трение короба о воздух, тоже не нулевое, хотя и меньше конечно чем у винта. Так можно, если мерить дважды, с винтом и без винта и брать разницу моментов.

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение18.10.2018, 18:27 
Модератор
Аватара пользователя


30/09/17
682
 i  Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Механика и Техника»
Причина переноса: этот раздел больше соответствует содержанию темы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 18:29 
Аватара пользователя


08/10/09
245
Херсон
Dmitriy40 в сообщении #1347379 писал(а):
Достаточно очевидно: уменьшать максимальную скорость вращения. Например уменьшением диаметра оси намотки нити или облегчением груза. Возможно придётся улучшать качество подшипника в оси (для уменьшения погрешностей).
Ну предлагать поместить всё в вакуум не буду, это ещё более очевидно (и трудно реализуемо, хотя уменьшить давление воздуха в тысячи раз не такая уж и проблема).

-- 18.10.2018, 18:26 --

reterty в сообщении #1347371 писал(а):
Я так думаю, что можно поместить винт в плексигасовый (прозрачный) цилиндрический кожух, тем самым исключив возможность передвижения воздушных масс
Если короб будет неподвижным, то винту станет ещё труднее гонять в нём воздух - т.е. только хуже.
Если короб неподвижно соединён с винтом, то будете мерить момент инерции не винта, а всей системы винт-короб-воздух(внутри). Плюс трение короба о воздух, тоже не нулевое, хотя и меньше конечно чем у винта. Так можно, если мерить дважды, с винтом и без винта и брать разницу моментов.


С увеличением массы груза в эксперименте высота поднятия все же увеличивается (до 10-15см).

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 18:40 
Заслуженный участник


20/08/14
5568
Россия, Москва
Так как трение качения не зависит от скорости, то можно каким-то образом построить график изменения скорости в процессе разгона или торможения и поглядеть где он квадратичный (влияет сопротивление воздуха), а где линейный (трение качения). Например замерить время торможения винта при разгоне несколькими разными грузами (с отрывом их после разгона). Пока Ваше предположение о влиянии именно трения о воздух малообоснованно, может груз настолько мал что почти вся сила уходит на преодоление трения качения (на что кстати может намекать резкое увеличение высоты подъёма при увеличении груза).

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 18:48 


05/09/16
5605
reterty в сообщении #1347371 писал(а):
Вот и задался вопросом:
как убрать технически этот первый фактор??

Спилить лопасти.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 18:54 


11/12/16
4539
wrest в сообщении #1347393 писал(а):
Спилить лопасти.

+1
Зачем использовать винт? Разве нельзя найти или сколхозить гладкий маховик нужных размеров и массы?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 19:01 
Аватара пользователя


08/10/09
245
Херсон
EUgeneUS в сообщении #1347396 писал(а):
wrest в сообщении #1347393 писал(а):
Спилить лопасти.

+1
Зачем использовать винт? Разве нельзя найти или сколхозить гладкий маховик нужных размеров и массы?

Я работаю сейчас в морском вузе. Вот и возникла задача с экспериментальным определением момента инерции гребного винта
(метод крутильных колебаний не предлагать)

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 19:13 


11/12/16
4539
reterty
Выше правильно заметили - надо уменьшать скорость вращения винта.

Метод измерения периода физического маятника подходит?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 19:15 
Заслуженный участник


20/08/14
5568
Россия, Москва
Я повторю: уменьшить максимальную скорость вращения до величины, при которой сила трения о воздух заведомо много меньше силы тяжести груза.
Вариантов как это реализовать много: можно давление воздуха уменьшить; можно ограничить длину нити; можно увеличить груз (с уменьшением длины нити); можно убрать винт в короб и проводить два измерения (с винтом и без).

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 19:19 


05/09/16
5605
reterty в сообщении #1347401 писал(а):
Я работаю сейчас в морском вузе. Вот и возникла задача с экспериментальным определением момента инерции гребного винта
(метод крутильных колебаний не предлагать)

Меряйте потребляемую мощность на разных оборотах винта, стройте график, и этимъ более-менее точно померяете силу трения которую вы считаете сложно учесть.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 19:20 
Аватара пользователя


08/10/09
245
Херсон
Dmitriy40 в сообщении #1347410 писал(а):
Я повторю: уменьшить максимальную скорость вращения до величины, при которой сила трения о воздух заведомо много меньше силы тяжести груза.
Вариантов как это реализовать много: можно давление воздуха уменьшить; можно ограничить длину нити; можно увеличить груз (с уменьшением длины нити); можно убрать винт в короб и проводить два измерения (с винтом и без).


Спасибо! Заменю нить на прочную леску и возьму намного более существенный груз

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 19:43 
Заслуженный участник


20/08/14
5568
Россия, Москва
reterty в сообщении #1347413 писал(а):
Заменю нить на прочную леску и возьму намного более существенный груз
Не забудьте что при возрастании груза максимальная скорость увеличивается, а сила трения о воздух увеличивается квадратично, потому с увеличением груза трение о воздух растёт быстрее груза. И Вам надо одновременно уменьшать длину нити (намотки, падения) чтобы сила трения оставалась много меньше веса груза.
Лучше бы груз уменьшать, но тогда начнёт сильнее влиять трение качения в оси. Но может реально найти точку когда обе силы трения сильно меньше веса груза ... для этого и надо улучшать качество подшипника.
PS. Под весом груза надо везде понимать разумеется момент веса груза, так что можно не груз увеличивать/уменьшать, а радиус вала намотки.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 19:48 


05/09/16
5605
Мне нравится предложение EUgeneUS насчет маятника. Просто и универсально, имхо. И скорости будут заведомо небольшие.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гребной винт как "ветряк"?
Сообщение18.10.2018, 20:00 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
68358
reterty в сообщении #1347401 писал(а):
(метод крутильных колебаний не предлагать)

А почему?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 22 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, 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