He emprendido un proyecto donde necesito diseñar un sistema de frenos para una locomotora en miniatura. Para probar la efectividad de los frenos, he decidido crear una plataforma donde el sistema de frenos está conectado a un volante que gira a una cierta velocidad angular para simular el impulso de la locomotora como si estuviera en una pista. No tengo una pista disponible, por eso estoy haciendo esto.
La masa de la locomotora es de 800 KG y se supone que viaja a una velocidad constante de 4.2 m / s, por lo tanto, poseerá un momento lineal de 3,360 kg.m / sy una energía cinética lineal de 7065J.
Me gustaría simular este impulso en forma de volante, para determinar sus dimensiones necesito saber cuánto impulso angular necesita el volante.
No estoy seguro de cómo puedo matemáticamente / físicamente ser capaz de "convertir" el momento lineal en momento angular. Sé que estas dos cantidades son independientes, por eso estoy haciendo esta pregunta.
Donde he terminado hasta ahora:
La energía en un objeto tiene dos componentes: KE lineal (El) y rotación KE (Er) Et = El + Er
El = 0.5 * m * (v ^ 2), Er = 0.5 * I * w ^ 2, Et = energía total donde, 'v' es velocidad lineal, 'w' es velocidad angular e 'I' es momento si es inercia.
Si supongo que la locomotora solo tiene un componente lineal: 7065J y supongo que el volante solo tiene un componente de rotación, ¿puedo suponer que tiene 7065J de energía?
Me pregunto si un julio lineal es igual a un julio giratorio.
Cualquier comentario es útil: puedo trabajar desde una pista
fuente
Respuestas:
Sus suposiciones fundamentales son correctas, pero cuestionaría la practicidad del sistema que sugiere para probar.
Incluso con un volante pesado de gran diámetro, deberá girarlo a una velocidad de rotación muy alta para almacenar el 7065J de energía que está tratando de imitar. Desafortunadamente, la fuerza de frenado no es independiente de las velocidades de la superficie, y otros efectos importantes como el sobrecalentamiento / longevidad del sistema pueden no modelarse con precisión en este caso.
Recomendaría el análisis dimensional para permitirle modelar el sistema a una escala más pequeña (consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Buckingham_%CF%80_theorem y https://en.wikipedia.org/wiki/Similitude_ ( modelo) )
fuente
Para responder a su pregunta "si un julio lineal es igual a un julio giratorio"
Ambas son formas de energía que se consideran iguales cuando se utilizan los métodos de conservación de energía, lo que creo que es lo que estás tratando de hacer.
fuente