תוֹכֶן
סיבוב של דיסק על פיר מתרגם לרוב לתנועה ליניארית. הדוגמה הברורה ביותר היא גלגל רכב, אולם תנועה קדימה יכולה להיות חשובה גם בעת תכנון מערכות הילוכים וחגורה. התרגום מסיבוב למהירות לינארית הוא פשוט; כל מה שאתה צריך לדעת זה הרדיוס (או הקוטר) של הדיסק המסתובב. אם אתה רוצה את המהירות הקווית ברגליים בדקה, חשוב לזכור שאתה צריך למדוד את הרדיוס בכפות הרגליים.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
עבור דיסק המסתובב בסל"ד סל"ד, המהירות קדימה של הציר המחובר היא n • 2πr אם הרדיוס של הדיסק הוא r.
החישוב הבסיסי
ייעד נקודה P על היקפו של דיסק מסתובב. P יוצר קשר עם השטח פעם אחת בכל סיבוב, ועם כל סיבוב, הוא נע מרחק שווה להיקף המעגל. אם די בכוח החיכוך, הפיר המחובר לדיסק נע קדימה באותו מרחק עם כל סיבוב. לדיסק עם רדיוס r יש היקף של 2πr, כך שכל סיבוב מזיז את הפיר קדימה למרחק הזה. אם הדיסק מסתובב n פעמים בדקה, הפיר נע מרחק n • 2πr בכל דקה, המהווה את מהירות הקדימה שלו.
s = n • 2πr
זה נפוץ יותר למדוד את הקוטר (ד) של דיסק, כמו גלגל מכונית, מאשר הרדיוס. מכיוון ש r = d ÷ 2, מהירות קדימה של המכונית הופכת ל- nπd, כאשר n היא מהירות הסיבוב של הצמיג.
s = n • πd
דוגמא
מכונית עם צמיגים בגודל 27 אינץ 'נוסעת 60 מיילים לשעה. כמה מהר הגלגלים מסתובבים?
המירו את מהירות המכוניות ממיילים לשעה למטר לדקה: 60 קמ"ש = קילומטר לדקה, שזה בתורו 5,280 רגל / דקה. צמיג המכוניות בקוטר 1.125 רגל. אם s = n • πd, חלקו את שני צידי המשוואה ב- πd:
n = s ÷ πd = (5280 רגל / דקה) ÷ 3.14 • 1.125 רגל = 1,495 סל"ד.
חיכוך הוא גורם
כאשר דיסק המגע עם משטח מסתובב, הפיר שסביבו מסתובב הדיסק נע קדימה רק אם כוח החיכוך בין הדיסק למשטח גדול מספיק בכדי למנוע החלקה. כוח החיכוך תלוי במקדם החיכוך בין שני המשטחים במגע ובכוח כלפי מטה המופעל על ידי משקל הדיסק והמשקל המופעל על הפיר.אלה יוצרים כוח אנכי כלפי מטה בנקודת המגע הנקראת הכוח הנורמלי, וכוח זה הופך פחות כאשר השטח נוטה. צמיגי מכוניות יכולים להתחיל להחליק כשהמכונית מטפסת על גבעה והם יכולים להחליק על קרח, מכיוון שמקדם החיכוך של הקרח הוא פחות מזה של אספלט.
החלקה משפיעה על תנועה קדימה. כשמתרגמים מהירות סיבוב למהירות לינארית, תוכלו לפצות על החלקה על ידי הכפלת גורם מתאים הנגזר מקדם החיכוך וזווית השיפוע.