Model Broşürler için Bilim

Zorunlu bir önkoşul olmasa da, bir sonraki bölüme geçmeden önce bu serinin ilk Bölüm I'i olan Periyodik Tablo'yu okumak isteyebilirsiniz . Ed.

Şimdi dikkatimizi kuvvetlere ve eylemsizliğe çevirelim. Bu fikirlerin biraz soyut olduğunu düşünen olursa, birçoğu yapı ve makineler üzerine gelecek makalelerde kullanılacaktır. Bu makaleyi, bu dizideki gelecek makaleler için iyi bir ön koşul olarak kabul edin.

kuvvetler

kuvvet nedir? Burası, kuvvetin kökenleri hakkında konuşmanın yeri değil, örneğin uzay-zamanın eğriliği, görünen yerçekimi kuvvetiyle sonuçlanır. Günlük anlama, yani itme veya çekmeye bağlı kalalım. Göreceğiniz gibi, bir kuvvet bir cismin ileri hareketini veya o hareketin yönünü değiştirebilir ve iki kuvvet de onun dönme hareketini veya şeklini değiştirebilir ve hatta onu kırabilir.

Benim gibi fizikçiler garip bir dünya görüşüne sahip olabilirler. Her zaman olduğu gibi bunun için Almanca bir kelime var - weltanshauung veya 'dünya görüşü'. Bir sandalyede geriye doğru eğilen birini izlersem, ağırlık kuvvetinin ağırlık merkezi aracılığıyla aşağı doğru etki ettiğini hayal ederim. Arka koltuk ayaklarının pivot noktasından daha geride olduğu zaman geriye doğru düşeceğini biliyorum (Resim 1). Normal bir insan, düşünmeden görüntünün tadını çıkaracaktır. Tabii ki ben de gülüyorum ama neden olduğunu biliyorum. Aynı şekilde modeller üzerindeki kuvvetleri de tasavvur ediyorum.

Model Uçuşla İlgili Kuvvetler

Tamamlanırsa bu uzun bir liste olur. İşte bazıları:

• Birincisi basınç tarafından yaratılan kaldırma ve sürüklemenin aerodinamik kuvvetleri.
• Ağırlık ve itme mekanik kuvvetleri.
• Bir modelin, bir tür sanal kuvvet olan ivmeye veya dönmeye karşı direnci veya eylemsizliği.
• Tork veya moment olarak adlandırılan dönme kuvvetleri.
• Motorlarımız ve motorlarımız tarafından geliştirilen tork.
• Ağırlık ve sürükleme kuvvetleri arasındaki oran tarafından belirlenen süzülme açısı.
• Bir açıda kuvvetin azaltılmış etkisi.
• Havayı hızlandırarak ve ondan gelen tepki kuvvetini deneyimleyerek oluşturulan pervanelerimizden gelen itme.
• Yüksek manevra kabiliyetine izin veren jet motorlarından vektörel itme.

Bu makaledeki pratik örnekleri okurken hatırlanması gereken önemli bir şey var. Uçarken çubukları nasıl hareket ettireceğimizi düşünmüyoruz. Düşünmeden gerekeni yapmak için kaslarımızı eğittik. Piyano çalmak gibi, ne yapacağımızı düşünecek olsak çok geç kalırdık. Yani, 'Tarif ettiğiniz şeyi yaptığımı sanmıyorum' diye düşünebilirsiniz, ama yaparsınız.

Kütle ve Ağırlık

Normal dilde kütle ve ağırlık hemen hemen aynı anlama gelir. Bilimde çok farklılar. Bir şeyin kütlesi, onu oluşturan tüm atomların, yani geçen ayki periyodik tablo makalesinde anlatıldığı gibi atomları oluşturan protonların, nötronların, elektronların ve diğer parçacıkların toplamıdır. Bir cisim bildiğimiz kadarıyla evrenin her yerinde aynı kütleye sahiptir.

Ağırlık, bir nesnenin başka bir nesneden çekilmesidir. Her nesnenin kaç kilogram olduğuna ( m ₁ ve m ₁ ) ve birbirlerinden ne kadar uzak olduklarına ( d ) bağlıdır . Matematikte şöyledir:

F , m ₁ · m ₂ / d ² ile orantılıdır

Newton cinsinden F'yi bulmak için yerçekimi sabiti G (6.674×10⁻ ¹¹ ) ile çarparsınız.

F = G × m ₁ × m ₂ / d ²

Yazarken, 'Dünya için gerekenleri asla yapmadınız' diye düşündüm. Dünya düzgün bir şekilde yoğun değil, bu yüzden tam olarak doğru çıkmayacak. Her neyse, işte gidiyor:

m ₁ = 1kg

m ₂ = 5,9722 × 10²⁴kg (dünyanın kütlesi)

G = 6,674 × 10⁻ ¹¹

d = 6,36 x 10⁶km (dünyanın ortalama yarıçapı)

G = 6,674 × 10⁻ ¹¹ × 5,9722 × 10²⁴ / (6,36 x 10⁶)²

Onun (-11 +24 -6 -6) kuvvetlerinin toplanması 10 ¹ verir

Kalanı çarpma ve bölme: 6,674 × 5,9722 / (6,36 × 6,36) = 0,98539

Vay!

Başka bir deyişle, pratik yaklaşımımızda 9.85 veya 10. Ortalama ölçülen değer olan 9.81'den fark, hiç şüphesiz dünyanın yoğunluğunun derinlikle artmasından kaynaklanmaktadır.

Kendi ağırlığımız, dünyanın yerçekiminin sonucudur. Bazı yerlerde diğerlerinden daha azdır. Dünyadan uzaklaştıkça azalır. Kutuplara daha yakın çünkü dünya biraz düzleşmiş ve biz dünyanın merkezine daha yakınız. Uzayda sıfır gibi görünüyor çünkü evrenin geri kalanı tarafından her yöne eşit şekilde çekiliyoruz. Ay'da ağırlığımız daha azdır çünkü ayın daha az kütlesi vardır ve daha küçük yarıçapına rağmen bizi daha az çeker. Dünyanın yörüngesinde dönüyorsak, serbest düşüş halindeyiz, bu yüzden ağırlıksız görünüyoruz. Bir insanı fazla kilolu olarak tanımlamak bilimsel olarak anlamsızdır. Bir kişiyi aya götürün ve daha az ağırlığındadır. Neptün'de çok daha fazlası. Uzayda hiçbir şey. Bir bilim insanı için doğru terim "çok büyük"tür.

Masif, genellikle büyük anlamında alınarak kötüye kullanılan bir kelimedir. Zavallı yaşlı İngiliz şu anda bir darbe alıyor. Üstel büyüme artık hızla artan anlamına geliyor. Gerçek anlamda artan bir oranda artıyor demektir. Bileşik faizle tasarruflarımız katlanarak artsa da, değişiyor gibi görünse de çok yavaş olan mevcut faiz oranlarıyla. Suistimal edilen başka bir kelime decimate, yani artık neredeyse tamamen yok etmek anlamına geliyor. Aslında tam tersiydi - Romalı komutanlar tarafından asi bir lejyonu disipline etmek için kullanılan bir yöntem. Askerler sıraya dizildi ve sıradaki her on kişiden biri "diğerlerini cesaretlendirmek için" kılıçla öldürüldü. İsyan için tüm askerlerini öldürmenin anlamı yok, sadece onda biri. Kimse 'deci' kullanımını sorgulamıyor gibi görünüyor.

Higgs Uzay

Kütle hakkındaki fikirlerimiz çok hızlı gelişiyor. Bazı fizikçiler şimdi uzayın Higgs Uzayı olarak adlandırılması gerektiğini öne sürüyorlar. Ayy bozon! Biri uzayı bir kar tarlası gibi düşünmemizi önerdi, ki bu benim için yeni olan bir benzetme ya da modeldi. Kar tanelerinden yapılmış olmasına rağmen, uzaktan bakıldığında pürüzsüz görünüyor. Kayak yaparsak sürtünme olmadan en yüksek hızda hareket ederiz. Bu, ışığın ve diğer çok düşük kütleli dalgaların/parçacıkların ışık hızında hareket etmesi gibidir. Kar ayakkabısı giyersek hareket etmemiz daha zor olur. Küçük bir kütle gibi. Sadece botlarla hareket etmek çok daha zordur. Bu, çok fazla atalete sahip daha büyük bir kütledir. Uzay karşılık verir. İki ağır parçacığı bir hızlandırıcıda bir araya getirirsek, bazen Higgs uzayının bir kısmının, ünlü Higgs Boson'un dışarı fırlamasına neden olurlar. O heyecan verici alanı izleyin. Bu, yerçekimi dahil tüm kuvvetlerin nihayet tek bir şeyle açıklandığı anlamına gelebilir. Ya da değil.

Kütle ve ağırlık başka bir şekilde farklıdır. Kütle tam orada. Sadece miktarı veya büyüklüğü vardır. Herhangi bir yönde hareket etmez. Bilim adamları buna skaler bir miktar diyorlar. Diğer örnekler sıcaklık ve enerjidir. Ağırlık belirli bir yönde çeker. Yani büyüklüğü ve yönü olmak üzere iki boyutu vardır. Bu onu bir vektör miktarı yapar. Bir başka günlük kafa karışıklığı da hem kütle hem de ağırlık için kilogramın kullanılmasıdır. Normalde pek fark etmez ama neden bahsettiğimizi netleştirmek için kuvvet birimi olarak newton (N) kullanmalıyız. Ne kadar büyük olduğuna dair bir fikir vermek için, dünyanın yakınında bir kilogram yaklaşık 10 N ağırlığındadır, bu nedenle orta boy bir elma bir newton'dur. Isaac'in kötücül ilhamını göz önünde bulundurursak hoş bir dokunuş değil mi? Eski birimlerde kütle libre ve kuvvet libre olacaktı ve dünyaya yakın bir libre yaklaşık 32 libre olacaktı.g veya ve yerçekimi ivmesi olarak adlandırılır. Düşen bir kütle 10 m/s² veya 32 ft/s² hızlanır.

W ağırlığının denklemi W = m × g'dir ( yukarıda hesapladığımız gibi g yaklaşık 10'dur) .

Şimdi ne tür kuvvetler olduğuna ve neler yapabileceklerine bakalım.

Statik Kuvvetler

Ev veya köprü gibi sabit bir yapı üzerindeki kuvvetler dengelenmelidir, aksi takdirde yapı hareket eder. Bunlara statik kuvvetler denir. Yerde duran büyük bir yapı için, ağırlığını dengelemek için kuvvetlerin birlikte hareket etmesi gerekir. Bu tür yapılar genellikle her biri yükün bir kısmını taşıyan birçok bileşen parçadan yapılır. Bazı parçalar dikey, bazıları açılı ve bazıları yataydır. Sonuncusu ağırlık taşımaz ama taşıyan diğer bileşenleri bir arada tutar.

Üniversite öncesi fizikte bile, öğrenciler bir yapının her bir parçasındaki kuvvetleri nasıl hesaplayacaklarını öğrenirler. Gelecekte yapılarla ilgili bir makalede göreceğiniz gibi, model uçağımızda tam olarak aynı analiz yapılabilir.

Dinamik Kuvvetler

Bunlar hareket değişikliğine neden olur. Newton'un birinci hareket yasası bize, bir kütlenin üzerine bir kuvvet etki etmedikçe, bir kütlenin düz bir çizgide sabit hızla devam ettiğini söyler. Sabit hızla yokuş aşağı uçan bir planörü düşündüğümüzde bunu anlamamız gerekecek.

Bir Açıdaki Kuvvetler

Şimdi ihtiyacımız olan bir fikir, kuvvetlerin çözülmesidir. Kuvvet, hem boyutu (büyüklüğü) hem de yönü olduğu anlamına gelen bir vektör miktarıdır. Bir şeyi tam olarak serbestçe hareket edebileceği yönde iter veya çekersek en iyi etkiyi elde ettiğimizi sezgisel olarak biliyoruz. Bir açıdaki kuvvet daha az etkiye sahiptir. Çözünürlük, kuvvet gibi bir vektörün etkisini bir açıda bulmak anlamına gelir.

Resim 2 bize, bir kuvvet tarafından hareket yönüne A açısıyla çekilen bir nesneyi göstermektedir . Kuvvetin etkisi bileşen olarak adlandırılır ve F × cos A'ya eşittir . A sıfır dereceyse, cos A 1'dir ve tüm kuvvet nesneyi hareket ettirir. A 90 derece ise cos A sıfırdır ve nesne herhangi bir ileri kuvvet hissetmeyecektir.

Açının bir kuvvet üzerindeki etkisinin bir tablosu:

Gördüğünüz gibi, çok fazla fark yaratmak için büyük açılar gerekir.

cosA nedir?

Korkunç trigonometri yüzünden. Arka tarafta uyan!

Teori, yukarıdaki örneği modelleyen Resim 3'teki dikdörtgende gösterilmiştir. İki dik açılı üçgen var. Uygulanan F kuvveti köşegen hipotenüstür.

Alt üçgendeki trigonometriden düşey ve yatay kuvvetlerin boyutlarını hesaplayabiliriz. Bitişik, açının yanındaki kenardır. Karşısı, açıdan en uzak olan taraftır.

yatay olarak :

• Kosinüs = bitişik / hipotenüs
• Bitişik = kosinüs × hipotenüs veya F × cos A
• Yukarıdaki durumda bu, nesneyi hızlandıran bileşendir.

• Sinüs = zıt / hipotenüs
• Yani zıt = kosinüs × hipotenüs veya F × sin A
• Yukarıda nesne üzerinde hiçbir etkisi olmayan bu bileşen

Pratik Örnekler

Bungee (Hi-Start) veya Vinç

Modeli bıraktığınızda, bungee açısı neredeyse sıfırdır, bu nedenle hızlanma hızlıdır. Burnun hemen yukarı çıkmasıyla açı, sürükleme gibi önemli ölçüde artar. Hem tırmanış hem de ileri hızı korumak için gereken sopa çalışmasına hepimiz aşinayız. Bazı web resimleri, Resim 4'ün aksine, bungee'yi tırmanışta modele dik açılarda gösteriyor. Artık bunun herhangi bir ileri kuvvet üretemeyeceğini biliyoruz. Hakim bir rüzgar ancak hava hızı ve kaldırma kuvveti sağlayabilir.

Bıçak Sırtı

Bu, güç modeli için olan bir manevradır. Burada itme hattını etkili bir şekilde değiştiriyoruz, böylece yukarı doğru itme bileşeni var. Kanattan veya düz bir gövdeden küçük bir kaldırma kuvveti olabileceği doğru olsa da, Resim 5'teki en sağdaki görüntüden görebileceğiniz gibi, çoğunlukla yüksekliği koruyan itme hattındaki değişikliktir.

çemberleme

Bir model kanatçıklar nedeniyle yatıp dönerken, Resim 6'da gösterildiği gibi dönüş dairesinin merkezine doğru hareket eden bir kaldırma bileşeni vardır. Bu kuvvet, modeli yana doğru iter. Yatış ne kadar dik olursa, asansörün yana doğru itme yüzdesi o kadar büyük olur. Artık modeli yukarıda tutmak için daha küçük bir kaldırma bileşeni var, bu nedenle modelin yükseklik kaybetmemesi için içgüdüsel olarak yukarı kaldırma uyguluyoruz.

Dalış Açısı

Bir planör her zaman dalar. Enerjisi buradan geliyor. Çoğunlukla dalış açısı küçüktür, sürtünmenin üstesinden gelmek için yeterlidir, bu nedenle Newton'un birinci yasası bize hızın değişmeyeceğini söyler. Umarım daldığı hava yukarı doğru hareket eder. Hızlanmak istediğimizde Resim 7'deki gibi daha dik bir dalışa geçiyoruz. Bu da ağırlığın ileri bileşenini artırıyor. Sürüklemeye göre ileri kuvvet fazlası artık modeli hızlandırıyor.

Güçleri Birleştirmek

Resim 8, Resim 3'teki diyagramın bir varyasyonunu göstermektedir. Bu durumda nesne herhangi bir yönde hareket etmekte serbesttir ve kuvveti iki bileşene bölmek yerine iki kuvvet tarafından çekilmektedir. Ancak, olabilseler de, birbirlerine dik açıda değiller. Dikdörtgen yerine paralelkenar çiziyoruz. Siyah renkli iki bileşen, kırmızı ile gösterilen bileşke bir birleşik kuvvet oluşturmak için birlikte hareket eder.

İkisini, aralarındaki açıyı çevreleyen bir paralelkenarın kenarları olarak, örneğin 10mm : 10N ölçekli olarak çizersek, köşeden köşeye doğru, birleşik bileşke kuvvetin büyüklüğünü ve yönünü verir. Bu çizginin uzunluğunu ve açısını ister hesaplama yaparak, ister çizimi ölçeklendirerek bulabilirsiniz.

Bileşke Kuvvetlerin Pratik Örnekleri

Eğim Geçişi

Bir örnek, bir yokuştan geçen bir planör olabilir. Ağırlıktan kaynaklanan ileri hareketin yanı sıra, eğime doğru bir rüzgar kuvveti olacaktır. Travers yaparken model yokuşa doğru hareket ediyor ve biz bunu hiç düşünmeden dümen veya aileron ile düzeltiyoruz.

Yan Rüzgarda Bungee veya Hi-Start

Hayır, normalde yan rüzgarla bungee yapmazsın. Bununla birlikte, bazı uçuş sahalarının yalnızca iki fırlatma yönü vardır, benimki buna bir örnektir. Rüzgar hiçbir zaman tam olarak pist boyunca esmez ve çevredeki tarlalar çim değil kırpılır.

Buddy Box Eğitimi

Bunu biraz yapıyorum. En yaygın devralmalar, stajyer pilotun rüzgarı düzeltecek deneyime sahip olmaması nedeniyle modelin rüzgar yönünde çok ileri gittiği zamandır. Yakın bir saniye, iniş sırasında yan rüzgarlarla ilgili sorundur, çünkü güvenlik için, eğitmen modelin tepesine çıkmasına veya pistten kaymasına izin vermemelidir.

Yamaçtaki Kuvvetler

Resim 9, bloğun ağırlığının kütle çarpı yerçekimi ( m × G ) olduğunu göstermektedir. Dünyanın yakınında g'nin yaklaşık 10 olduğunu unutmayın, bu nedenle bir kilogram 10N ağırlığındadır. Yokuş aşağı mg'nin bileşeni, ağırlık çarpı eğim açısının sinüsüdür, dolayısıyla mg sin θ . Bu fikri daha sonra bir deneyde kullanacağız.

Bizim İçin Önemi?

Eğik düzlem olarak da adlandırılan bir eğim, kama ve vida dişi gibi birçok basit makinede kullanılır. Bunlar gelecekteki bir makalede ele alınacaktır. Ve elbette süzülme açısında aşağı doğru uçan bir planör başka bir örnektir. Yukarıdaki mg sin θ denklemi burada da geçerlidir, ancak bu durumda sürüklemeye eşit ve zıttır. Yüksek performanslı bir kanadın süzülme açısı 2º, kabaca 1:30 olabilir. Ağırlığın ileri bileşeni ve sürükleme, ağırlığının yaklaşık %3,5'u kadar olacaktır.

Hareket Değişikliği

Eylemsizlik adı verilen nesneden ikinci bir reaktif kuvvet olmasına rağmen, tek bir kuvvet hızdaki (hız ve/veya yön) değişikliğe neden olabilir. Daha sonra bunun hakkında daha fazla bilgi. Hareket için ilgili denklem Newton'un İkinci Yasasıdır, F = m × a . F = m × g ile benzerliğe dikkat edin . Devam et, sen halledersin. İpucu 'yerçekimi nedeniyle hızlanma' dır.

şekil değişikliği

İki kuvvet şekil değişikliğine neden olabilir. Bir örnek, bir bungee lansmanıdır (hi-start). Yerdeki mandal, bungee'nin bir ucundan çeker ve fırlatan kişi diğer ucundan halkayı veya modeli çeker. Sonuç, bungee'nin şekil değiştirmesidir. Daha uzun ve daha ince olur. Bir kuvveti hareket ettirmeye iş denir ve enerji alır. Enerji (yapılan iş) kuvvet çarpı mesafedir. Modelle ne kadar fazla yürürseniz, bungee'de o kadar fazla enerji depolarsınız ve tırmanışı kontrol etmeyi zorlaştırmazsanız, model o kadar yükseğe kaldırılmalıdır.

Şekil değişimini hesaplamak için, cismin esneklik denilen ne kadar bükülgen olduğunu bilmemiz gerekir. Buradaki en basit denklem, yaylı bir nesnenin artan yükle uzamasını açıklayan Hooke Yasasıdır. Yani uzama, kuvvetle orantılıdır veya tam olarak iki karşıt kuvvetten biridir.

Hooke Yasası: Uzatma = Kuvvet / sertlik

Hooke ayrıca, onu elastik limit adı verilen belirli bir noktanın ötesine uzatırsanız, esnemenin bir kısmının kalıcı olacağını söyledi. Moleküller yeniden düzenlendi. Bu yüzden balonu yere bıraktığınızda eski boyutuna geri dönmez.

Döndürme

İki eşit ve zıt kuvvet, eğer aynı çizgideyseler birbirini yok eder. Çizgide değillerse, yani hareket çizgileri arasında mesafe varsa rotasyona neden olabilirler. Bu dönme etkisine tork veya kuvvet momenti diyoruz. Tork, Resim 10'da gösterildiği gibi bir kuvvetin dikey ayırma ile çarpılmasıyla bulunur.

İkinci kuvvet birinciden iyi bir şekilde ayrıldığında, buna genellikle tork yerine moment deriz.

Tork veya moment birimi, bir kuvvet ve birbirinden dikey bir mesafe olmak üzere iki parçaya sahiptir. Birden fazla bileşeni olan ölçü birimlerine türetilmiş birimler denir. Tork durumunda türetilen birim metre newtondur (mN). Aslında bir ders kitabında bu yazılı Nm'yi göreceksiniz. Kuvvet çarpı mesafe (Nm) olan yapılan işle karıştırılabileceği için bunu sevmiyorum. Ancak kabul edilen yol olduğu için pes ediyorum ve mN millinewton anlamına gelebilir. Eski birimlerde bu, ayak-pound veya daha doğrusu ayak-poundal olacaktır; burada, dünyanın yakınında bir pound kütlesine etki eden 32 poundluk kuvvet vardır.

İki kuvvet, dönmekte oldukları şeye bir açıda olduğunda işler biraz daha karmaşıktır. Burada, nesne üzerinde ne kadar uzakta olduklarını değil, dikey ayrımlarını D bulmalıyız. Resim 11'de gösterildiği gibi Tork = F × D

Başka bir komplikasyon, bir hızlandırma kuvvetinin diğerinden daha büyük olmasıdır. Resim 12'de, bir motorun zayıf çalıştığı ve daha az itme gücü ürettiği çift motorlu bir uçağı gösteren durumda ne olur? Kuvvetler, kuvvetlerin farkına bağlı olarak uçağı bir torkla döndürecektir. Sapma, CL merkez hattı etrafındaki iki itişin anlarındaki farktan kaynaklanır, bu nedenle dümen düzeltmesi gerekir. Aynı zamanda uçak, kuvvetlerin toplamına göre hareket edecek veya hızlanacaktır.

Model Uçakta Tork Örnekleri

Bir Motorun ve Bir Motorun Dönme Etkisi

İçten yanmalı (IC) motorların ve elektrik motorlarının geometrilerine baktığınızda, ikincisinin neden daha yumuşak çalıştığını açıkça görebilirsiniz.

Bir öncü motorun bu diyagramını hatırlıyor musunuz (Resim 13)? Her bobinden gelen kuvveti göstermek için koyu oklar ekledim. Motor kasasına teğet olduklarına dikkat edin. Birçok bobin içeren pratik bir motor düzeninde bunlar da oldukça sabit olacak ve kasa yine de bir volan görevi görecektir.

Öte yandan, Resim 14 ve 15'te bir IC motoru var. Piston yukarı ve aşağı hareket eder ve krank mili döner. Viktorya döneminin parlak bir icadı olan biyel kolu ve dairesel krank ağı, doğrusal hareketi dönüşe dönüştürür, ancak uyguladığı kuvvet biyel kolunun açısına göre değişir. Bu nedenle, sadece piston ve biyel kolu sürekli olarak yön değiştirmekle kalmaz, aynı zamanda üretilen tork sıfırdan maksimuma değişir. Ayrıca güç vuruşu, iki zamanlı bir motor için yalnızca yarısı ve dört zamanlı bir motor için çeyrektir.

Soldaki Resim 14 pistonu üst ölü noktada göstermektedir. Biyel kolundaki kuvvet, krank mili üzerindeki pimin geri itmesiyle tam olarak zıttır. Bu nedenle tork yoktur. Sağdaki Resim 15'te krank mili, başlangıçta momentumunun onu taşıması nedeniyle biraz dönmüştür. Artık biyel kolundan gelen kuvvetler ile krank milinin merkezi arasında dikey bir mesafe vardır ve bu nedenle tork vardır. Bununla birlikte, biyel kolu pistonun kuvvetine bir açıdadır, bu nedenle biyel koluna doğru kuvvetin bileşeni daha küçüktür. Motor döndükçe torkun, Resim 15'ten biraz önce maksimumdan Resim 14'teki gibi sıfıra kadar, güç darbesi sırasında çılgınca değişeceğini görebilirsiniz.

Diğer bir verimsizlik ise, üretilen enerjinin bir kısmının, bir dahaki sefere alev alması için yakıt ve hava karışımını sıkıştırmak için sıkıştırma darbesinde kullanılmasıdır. Bu, içten yanmalı motorların tipik olarak yakıttaki enerjinin yaklaşık %25 ila 30'unu yararlı enerjiye dönüştürmesinin bir nedenidir. Elektrik motorları için bu yaklaşık %90'dır. Pistonlu motor ve krank harika bir tasarımdı ama şimdi işler daha da iyi. Bir dahaki sefere sahada gürültülü IC motorlarını seven diğer kulüp üyelerine sırtımı dönmemem gerektiğini hatırlamalıyım. "Hayır, onu bugün buralarda görmedik." "Ne küreği?"

Üniversitedeyken otomobil mühendisliği üzerine bir konferansa katıldım. İnanmayacaksın ama o zamanlar biraz ukalaydım. Konuşmacı aptalca sonunda sorular sordu. Dedim ki, "Modern bir arabanın çoğu eski teknolojidir. Araba tasarımında ne zaman büyük bir ilerleme olacağını düşünüyorsunuz? Sessizlik. Aklımda, dizel ve benzinli (gaz) motorları ve 'modern' araçlarda kullanılan süspansiyon payandasını kolayca tanıyan Rudolf Diesel (1858–1913), Nicolaus Otto (1832–1891) ve Earle S. MacPherson (1891–1960) vardı. ' arabalar. Helezon yaylar 1906'da ve bağımsız süspansiyon 1922'de icat edildi. Elbette şimdi sorumun cevabını biliyoruz - "Ne zaman?" Kar. Artık pürüzsüz elektrik motorlarımız ve elektronik kontrollü süspansiyonumuz var. 1960'larda NSU, epitrikoidal veya daha az şans eseri Wankel adı verilen bir benzinli döner motor denedi. ama bir tanıdığımın pahasına öğrendiği için çabuk tükendi. Yeniden yapılanmalar arasında 20.000 mil! Ancak çok pürüzsüz ve güçlüydü ve o zamandan beri Mazda ve Chevrolet de dahil olmak üzere diğer otomobil şirketleri bunu denedi. Keşke piller daha iyi olsaydı ve arabaların fiyatları daha makul olsaydı, elektrikli bir arabayı çok isterdim.

vektör itme

Bir kulüp üyesi, izlemesi her zaman bir zevk olan fan ölçekli modeller hazırladı. Özel bir muamele, vektör itme gücüne sahip Sukhoi Su35 Flanker'dır . Resim 16'da gördüğünüz gibi burnun dikeyin ötesine doğru yukarıya doğru zorlandığı ve ardından çarpıcı bir kobra taklidi yaparak öne doğru düştüğü kobra manevrasında ustalaştı. Mark havadayken ona gökyüzünü veriyoruz ve hepimiz sadece izliyoruz. İtme, nötr nokta etrafında bir an yaratmak için vektörlendiğinde, burnu yukarı iter. Modeli ileriye taşımak için sadece küçük bir bileşeni kaldı. Kobraya bol süratle girildi.

Servo Tork

Tork Nm cinsinden ölçülür ancak bir servonun (tork) gücü genellikle kg cm cinsinden verilir. Bunun nedeni, insanların bir kg'ın nasıl bir his olduğunu bilmeleri ve bir cm'nin bir metreden küçük şeyler için daha idare edilebilir olmasıdır. Bir servonun ne kadar kuvvet ürettiği, servo kolunun uzunluğuna bağlıdır. 20kg cm'lik bir servo, 2cm'lik bir kolun ucunda 10kg'lık, ancak 5cm'lik bir kolun ucunda sadece 4kg'lık bir kuvvet oluşturacaktır.

Ağırlık Merkezi, Sallanma Momentleri ve Nötr Nokta

Model bir uçakta iki dikey kuvvet vardır. Ağırlık aşağı doğru hareket eder ve kaldırma yukarı doğru hareket eder. Düz uçuşta, büyüklükleri eşit ve zıttır. Ağırlık, ağırlık merkezinden (CG) ve kaldırma, Nötr Nokta olarak da adlandırılan kaldırma merkezinden (CL) etki eder. Ya CG ve CL yatay olarak ayrılırsa? Bu, yunuslamaya neden olacak bir dönme etkisi - bir tork - yaratacaktır. CG, CL'nin önündeyse, model burun aşağı eğilme eğiliminde olacaktır. Bu, kararlı ama tepkisiz hale getirir. CG, CL'nin arkasındaysa burun yükselir ve model stall eğilimi gösterir. Bu durumda, pilot dengeyi koruyabilirse, model daha yavaş uçacaktır ve bu, planörler için genellikle daha uzun bir uçuş anlamına gelir. Nötr nokta teriminin genellikle CL yerine kullanıldığına dikkat edin.

"Nötr nokta, yunuslama momentinin hücum açısıyla değişmediği bir noktadır (aka aerodinamik merkez; nötr nokta genellikle tüm uçağın noktasıdır , bireysel kanat profillerinin aerodinamik merkezidir). - havacılık.stackexchange.com

Martin Simons'ın harika kitabı Model Uçak Aerodinamiği'nden bu mükemmel Resim 17 , onu benden daha iyi açıklıyor. Martin'in üç kitabıyla ilgili makalemde daha fazlasını okuyabilirsiniz.

İtme Çizgileri ve Nötr Nokta

Motorlar neredeyse her zaman hafif bir açıyla sağa ve aşağıya ayarlanır. Sadece birkaç derece. Fikir, itme (kuvvet) vektörünün nötr noktadan geçmesi gerektiğidir. Eğer yaparsa, itme kuvveti momenti üretmez, bu nedenle gaz kelebeğindeki bir değişiklik yalpalamaya veya yunuslamaya neden olmaz. Elbette pervaneler söz konusu olduğunda daha karmaşıktır. Tüm gaz kelebeği ayarları için itme hattı ayarlamaları ile iptal edilemeyen pervane dönüşünün ve diğer etkilerin karşısında bir tork vardır.

Kuyruk Düzlemi Güçlendirme ve Stabilite

Kuyruk düzlemi, bir modeli otomatik olarak dengeler. Bu nedenle bazen yatay stabilizatör olarak adlandırılır. Arka plan kelimesinin iki ile kısa olduğu ve size tam olarak ne olduğunu söylediği sekiz heceli sözel ishal sergilediği için ikincisinden hoşlanmıyorum. Kısa bir gövde üzerinde küçük bir kuyruk düzlemine sahip bir modelin doğası gereği daha az kararlı olduğunu ve bu nedenle daha ileri bir ağırlık merkezine ihtiyaç duyduğunu hepimiz biliyoruz. Küçük kuyruk düzlemi daha küçük bir kuvvet oluşturur ve daha kısa olan arka bom, hareket etmesi için daha kısa bir mesafe verir, bu nedenle geri getirme torku veya momenti daha azdır. Benzer şekilde uzun bir bom asansörün momentini güçlendirecektir. Bir kanat, ASW'mde olduğu gibi bom uzunsa, küçük bir kuyruk düzlemini tolere edebilir.

Eylemsizlik

Kütle, hızdaki değişime karşıdır. "Evrenin karşı koyması", evrenin temel yasalarından biridir. 1884'ten başlayarak Le Chatelier, başlangıçta kimyasal reaksiyonlar için bir yasa tasarladı, ancak daha sonra bunu tüm değişen sistemlere uygulayarak, fiziksel bir sistemin dışında bir şey bir değişikliğe neden olduğunda, sistemin değişime karşı çıkacağını söyledi. Bir kuvvet tarafından hızlandırılan cisimlerde, cismin kütlesi kuvvete karşıdır. Biz buna atalet diyoruz. Newton, iki kuvveti etki ve tepki olarak tanımladı. Hızlanan bir itme durumunda, ikinci yasası için denklemi yazdı F = m × a .

Bir modeli hızlandırdığımızda, modelin kütlesinin eylemsizliği bizi durdurmaya çalışacaktır. Motor tellerimizdeki akımı artırdığımızda, ortaya çıkan değişen manyetik alan, telde uygulanan gerilime karşı çıkan bir 'geri EMF' yaratır. Her ikisi de tepkidir.

İnsan davranışı alanında aynı 'tepki' kelimesini kullanıyoruz. Topluluklarında değişime alışkanlıkla karşı çıkan insanlara gerici denir. Bu her zaman olumsuz değildir. Eleştirel insanların yeni fikirleri test etmede büyük değer taşıdığı anlamına gelen 'Olumsuz Düşünmenin Gücü' ironik ifadesini seviyorum. Yeni teknolojileri haklı çıkarmaktan uçuş alanındaki gerici eski muhafızlara kadar çok şey öğreniyorum.

Henry Louis Le Chatelier

Henry Louis Le Chatelier, 8 Ekim 1850'de Paris'te doğdu ve etkili bir Fransız malzeme mühendisi Louis Le Chatelier ve Louise Durand'ın oğluydu. Annesi çocukları katı bir şekilde büyüttü. Dediği gibi “Çok katı bir disipline alışmıştım: zamanında kalkmak, görev ve derslerine hazırlanmak, tabağından yemek yemek vs. . Düzen, uygarlığın en mükemmel biçimlerinden biridir.”

Le Chatelier, çocukken Paris'te okula gitti. 19 yaşında, özel mühendislik alanında yalnızca bir yıllık eğitimden sonra, 1869'da École Polytechnique'e kaydolarak babasının izinden gitti. Polytechnique'in tüm öğrencileri gibi, Eylül 1870'te Le Chatelier ikinci teğmen seçildi ve daha sonra Paris Kuşatması'na katıldı. Teknik eğitimindeki parlak başarılardan sonra 1871'de Paris'teki Maden Okulu'na girdi.

Le Chatelier, endüstriyel sorunlara olan ilgisine rağmen, endüstride kariyer yapmak yerine kimya öğretmeyi seçti. Paris'teki Sorbonne Üniversitesi'nde ders verdi.

En çok kimyasal denge ilkesi üzerine yaptığı çalışmalarla tanınır. Aynı zamanda metalürji üzerine kapsamlı araştırmalar yürüttü ve bugün Lafarge Cement olarak bilinen bir çimento şirketinde danışmanlık mühendisi olarak çalıştı. Oksijen ve asetilen karışımının eşit parçalarda yanması üzerine yaptığı çalışma, 3000 santigrat derecenin üzerinde bir alev oluşturdu ve oksiasetilen endüstrisinin doğmasına yol açtı.

Yanından bir şey geçti. 1901'de nitrojen ve hidrojeni 200 atmosfer basınçta ve 600 °C'de metalik demir - bir katalizör varlığında birleştirdi. Neredeyse bir asistanı öldüren bir patlama meydana geldi. Böylece geliştirme işi Fritz Haber'e kaldı ve beş yıldan kısa bir süre sonra Haber, hem patlayıcı hem de gübre yapımında kullanılan ticari ölçekte amonyak üretmeyi başardı. 2020'de Beyrut limanındaki büyük patlamayı hatırlıyor musunuz? Şöyle yazdı: "Amonyak sentezinin keşfinin ellerimden kayıp gitmesine izin verdim. Bilimsel kariyerimin en büyük hatasıydı”. Son zamanlarda öğrendiğim oldukça endişe verici bir gerçek de, gübre üretiminin her yıl dünyadaki sera gazının kabaca %1'i kadar büyük miktarlarda karbondioksit üretilmesine yol açtığıdır.

Bu arada Haber'in kimyasal savaş ve patlayıcılar üzerine çalışması sert bir okumayı hak ediyor. Birinci Dünya Savaşı, Haber olmasaydı çok daha erken biterdi. Karısı, muhtemelen Fritz'in savaş çalışmaları nedeniyle kendini vurdu ve öldürdü. — (çoğunlukla) Vikipedi

Olumsuz ve Olumlu Geribildirim

Olumsuz geribildirimde, tepki değişime karşı çıkar. Bir şeyi itmeye çalıştığınızda, sürtünme kuvvetleri size karşı çıkar. Tersi, olumlu geri bildirim bizim alanımızda çok tehlikeli olabilir. Bu, reaksiyonun değişime katkıda bulunduğu yerdir. Sürtünmenin tersine döndüğünü hayal edin. İtmeye başlar başlamaz, nesne durmadan hızlanacaktır.

Kanatçıklarınızdaki hareketi tersine çevirdiğinizi varsayalım. Evet bunu yaptım! Sen? Dümdüz kalkabilirsiniz ama yatış yapmaya çalıştığınız anda kanatçıklar sizi yanlış yöne yatırır. Böylece, normalde bankaya karşı çıkacak olan ancak bu durumda sorunu daha da kötüleştiren daha fazla sopayı otomatik olarak uygularsınız. Çıtırtı! Kaybeden bir kumarbaz durmak yerine daha büyük bir bahsin parasını geri alacağına kendini inandırabilir. Bang eve gider. Birçoğu, otomatik ticaret sistemlerinin çalışma hızının piyasanın istikrarsızlığını artırdığına inanıyor. İnsanlar satış yapıyor, bu nedenle sistem mikrosaniyeler içinde daha fazla satış yapıyor. Olumlu geribildirim. Fiyatlar dibe vurur. Bu, 1987'deki 'Büyük Patlama'dan hemen sonra Londra'da oldu.

Dinamik Kuvvetler

Dinamik kuvvetler ya hareket değişikliğine neden olur ya da ondan kaynaklanır. Bir örnek, Resim 18'de gösterilen ve genellikle yanlış anlaşılan merkezkaç ve merkezcil kuvvetlerdir. Bir ipte bir topu döndürdüğünüzde, eliniz topun sizi ipten çektiğini hisseder. Bu merkezkaç (atalet) kuvvetidir. Topun ip aracılığıyla sizden hissettiği şey merkezcil kuvvettir, bu da onu daire yapan şeydir. İpi bırakın ve merkezcil kuvvet sıfıra düştüğünde top başlangıçta daireye teğet olan düz bir çizgide uçar.

Newton'un Üçüncü Yasası aynı zamanda 'doğa karşılık verir' şeklinde ifade edilebilir. Bir şeye kuvvet uygularsanız, o da size eşit ve zıt bir kuvvetle geri iter. İp, her ikisini de esneme gerilimi kuvveti olarak deneyimler.

Deney Bir: Atalet

Bu bir düşünce deneyi olabilir veya dikkatle pratik olarak yapılabilir. İp bağlayabileceğiniz bir ağırlık bulun. İdeal olarak birkaç yüz gram olmalı ama yumuşak olmalı ki düştüğünde size veya başka bir şeye zarar vermesin. Bir torbadaki bazı kurşun atışları veya fırın peletleri işe yarayacaktır.

Oldukça zayıf ama ağırlığı taşıyacak kadar güçlü bir ip parçası bulun. Yaklaşık bir metre kesin. Sert bir şeye bağlayın, ardından ağırlığı ortada bağlayın. İpin alt kısmından çekeceksiniz. İlk kez ip kopana kadar çekmeyi kademeli olarak artırın. Nerede kırılacak? Evet, elbette, ağırlığın üzerinde olacaktır çünkü çekişiniz ağırlığa eklenir, bu nedenle ağırlığın üzerinde en fazladır. Şimdi ipi yeniden bağlayın. Bu sefer dipten sert bir şekilde kap. Ne oluyor? İp, ağırlığın altında kırılır. Olmadı mı? Tekrar yap ve daha sıkı kap. Bu sefer ağırlığın kütlesinin atalet kuvveti, ipin üst kısmına ulaşmayan büyük bir atalet kuvveti verir.

Özgürlük derecesi

Aynı eksenler üzerinde ileri, aşağı ve yanlara doğru üç doğrusal derece ve üç döner derece vardır. Modellerimizin altısı da var. Model el ilanlarının zevki ve belasıdır. Doğru anladığımızda, bu bir zevktir. Yanlış ve parçaları topluyoruz. Arabalar veya tekneler daha az serbestlik derecesine sahiptir. Model demiryolları daha da az.

Sonuç olarak:

• tek bir bileşke kuvvet, bir veya daha fazla doğrusal derecede hareket değişikliğine neden olur
• aralarında bir boşluk bulunan bir çift özdeş fakat zıt kuvvet, bir veya daha fazla dönme derecesinde değişikliğe neden olur.
• aralarında boşluk olan bir çift farklı kuvvet tüm derecelerde değişime neden olur.

Bir oyuncu nasıl zarar görmeden çivi yatağına yatabilir? Stiletto topuklar neden zeminde delikler açar? Bisiklet lastiği pompasına uygulanan küçük bir kuvvet, lastikleri nasıl gerçekten sert hale getirebilir? Fillerin neden bu kadar geniş bacakları var? Kar ayakkabıları neden işe yarar? Cevap baskıdır. Bir kuvvet geniş bir alana yayıldığında daha az yıkıcıdır.

Basınç = kuvvet / alan

SI birimi pascal Pa'dır. Bu, küçük bir miktar olan metrekare başına bir newton'dur (N/m²). Sonuç, pratik baskıların yüzbinlerce paskala çıkmasıdır. Arabanızın lastikleri 200.000 Pa'dan (200 kPa) biraz fazla olacaktır. Bu, gerçekten sıkıntı yaratan birkaç SI biriminden biridir, bu nedenle genellikle 100.000 Pa olan çubuğu kullanırız - atmosferin yere yakın ortalama basıncı. Eski birimlerde bu yaklaşık 14 psi (inç kare başına pound) olacaktır.

Blaise Pascal (1623–1662)

Pascal, matematik, fizik, mekanik icatlar, felsefe ve katolik teoloji alanlarında çalışan bir bilgeydi. Rouen'de vergi tahsildarı olan babası tarafından evde eğitilmiş dahi bir çocuktu. Bilimsel yöntemin güçlü bir savunucusuydu. Ekonomi ve sosyal bilimleri etkileyen olasılık üzerine Fermat ile birlikte çalıştı. Pascaline adı verilen ilk mekanik hesap makinelerinden birini ve bir hidrolik pres icat etti. Onu akışkanlar dinamiği, basınç ve boşluk üzerine yaptığı çalışmalarla tanıyoruz, bu nedenle SI basınç birimi olan pascal (Pa) onun adını almıştır. Her zaman sağlıksızdı, insanların acı çekmesi gerektiğine olan inancıyla teşvik edilen çok katı, münzevi bir yaşam tarzı yaşamanın yardımı olmadı. Erken ölümünün nedeni belirsiz ancak tüberküloz veya mide kanseri olabileceği düşünülüyor.— (çoğunlukla) Vikipedi

Kaldırma için Neden Sadece Küçük Bir Basınç Değişikliğine İhtiyacımız Var?

Bu, Yeni RCSD'deki önceki bir makaleden. Yaklaşık 20 km derinliğindeki bir hava denizinin dibindeyiz. Deniz seviyesinde hava parçacıklarından gelen kuvvetler yüksektir, ancak vücutlarımız buna adapte olduğu için fark etmeyiz. Bir metreküp havanın kütlesi yaklaşık 1 kg'dır. Dolayısıyla, 20 km yüksekliğindeki bir metrekarelik bir hava sütununun kütlesi, yoğunluğun sürekli olarak sıfıra düştüğü varsayıldığında, 10.000 kg'dır. Yani üzerinde biriken bu hava nedeniyle her metrekare üzerinde yaklaşık 100.000 paskal basınç vardır. Her pascal metrekare başına bir newtondur. Bir newton (N), 100g orta boy bir elmanın ağırlığıdır (güzel!). Bir kilogram on newton ağırlığındadır. Yani her metrekarede 100.000 elma veya yukarıda önerildiği gibi 10.000 kg elma vardır. Büyük bir güç yaratmak için bunda sadece küçük bir değişikliğe ihtiyacınız olduğunu görebilirsiniz. Bir metrekarelik bir yüzey alanında 1 kg'lık (10 N) bir kaldırma kuvveti oluşturmak için yalnızca üst ve alt yüzeyler arasında 10/100.000 veya yüzde birin yüzde biri kadar bir basınç farkına ihtiyacınız vardır. 0,5 m² kanat alanına sahip 5 kg'lık bir model sadece %0,1'lik bir farka ihtiyaç duyacaktır.

Evet, bu beni şaşırttı ve hesapladığımda bu yüzde rakamı için verileri tekrar kontrol etmem gerekti. Ayrıca atmosferik basıncın 14 lb/inçkare olduğu eski birimlerde tekrar denedim. Bir metrekarede 1.550 inç kare vardır. Yani 1.550 x 14 veya yaklaşık 22.000 lb kuvvet var. Bir kg'da 2,2 libre vardır, dolayısıyla cevap yine yaklaşık 10.000 kg ve 100.000N'dir. Vay!

Sürtünme

En pürüzsüz yüzey çifti bile mikroskobik düzeyde pürüzlüdür. Çok cilalı bir yüzey için pürüzlülük zirvesinden çukura yaklaşık 2 um (mikrometre) olacaktır. Her iki yüzey de o pürüzlülüğe sahip olacak ve sabitken birbirine yerleşerek kaymalarını zorlaştıracaktır.

Hiçbir şeyi gerçekten pürüzsüz hale getiremeyeceğiniz için, iki katı şey arasındaki sürtünmeyi önemli ölçüde azaltmanın tek yolu, iki yüzeyi ayrı tutmaktır. Her halükarda, gerçekten düz iki yüzey, belki de grafen gibi tek bir atom tabakası oluşturabilseydiniz, ikisi, makalemizin dışında kalan farklı kuvvet türleri nedeniyle birbirine yapışırdı.

Yüzeyleri birbirinden nasıl ayırdığınızı inceleyen bilim dalına triboloji denir - onları sıvılar, tozlar, hava yastıkları veya manyetik alanlarla ayırma. Sıvı yağlayıcı moleküller genellikle uzundur ve yüzeylere tutunan uçlara sahiptir. Yüzeyleri ayrı tutmak için bir fırçanın kılları gibi sıralanırlar. Alternatif, yüzeyleri Teflon (FTFE) gibi doğal olarak kaygan olan malzemelerden yapmaktır. Kauçuk motorlar için iç mekan modeli kardan millerimde bir çift küçük PTFE rondela kullanıyorum. Onları 1 mm veya daha küçük delikler açtığım ince bir PTFE levhadan yapıyorum. Daha sonra 2,5 veya 3 mm'lik bir deri zımba kullanarak onları yumruklarım.

Deney İki: Sürtünme

Daha önce gördüğünüz gibi, eğim ne kadar dikse, bir nesneyi yokuş aşağı çeken ağırlık bileşeni o kadar fazladır. Uç değerler yatayken sıfır ve dikeyken %100'dür. Çok düzgün ve eğlenceli bir deney, bir eğim oluşturmak için yüksek cilaya sahip olmayan uzunca bir tahta parçası elde etmektir. Ayrıca bir tahta veya plastik blok, bir iletki ve su, yemeklik yağ, araba yağı ve talk pudrası gibi bazı yağlayıcılara da ihtiyacınız var. Hiç şüphe yok ki başkalarını düşüneceksin. Bloğu yokuşa koyun ve blok kayana kadar bir ucunu kademeli olarak kaldırın. İki yüzeyin kilidini açmak için yokuşa hafifçe vurabilirsiniz. Açıyı ölçün.

Ardından farklı yağlayıcılar için deneyin. Polietilen torba, bir miktar PTFE levha, düz bir cam parçası vb. gibi başka yüzeyleri de eğime tutturabilirsiniz. Eğimdeki farklılıklar çarpıcı olmalıdır. Daha da fazlası, silindir olarak yuvarlak çubuklar veya kalemler kullanmak olacaktır. Makaraların veya tekerleklerin kullanılması, temas noktası kaymadığından kayma sürtünmesi olmadığı anlamına gelir. Bilyalı ve makaralı rulmanlar bu şekilde çalışır. Sürtünme kuvvetini mg sinθ'ya eşit olduğu için bulabilirsiniz. Sürtünme katsayısını bularak iki yüzey için sürtünmeleri karşılaştırırız.

Sürtünme katsayısı μ sürtünme kuvvetinin (statik veya dinamik) yüzeyleri birbirine iten kuvvete bölümüdür.

μ = sürtünme kuvveti / baskı kuvveti

Şimdi kayma noktasında Resim 19'daki daha karmaşık eğim diyagramına bakıyoruz.

Sürtünme kuvveti f (yokuş aşağı ağırlığın bileşenine eşittir) = m × g × sin θ

Yüzeyleri birbirine iten kuvvet (ağırlığın eğimdeki bileşeni) = m × g × cos θ.

Sürtünme katsayısını μ ('mu') şuradan bulabilirsiniz :

μ = m × g × sin θ / m × g × cos θ = tan θ olarak tan θ = sin θ / cos θ

45º'lik bir eğim açısı bir teğet değeri ve 1'lik bir μ verir. Çoğu malzeme çok daha düşük açılarda kayar. Wikipedia'dan alınan tipik değerler şunlardır:

Pirinç üzeri çelik 0,35–0,51 19º — 27º örn. yataklar

Cam üstüne cam 0,9–1 42º ila 45º şaşırtıcı

'Buz' üzerinde çelik 0,03 1,7º örn.

PTFE üzerinde PTFE 0,04 2,3º örn. iç mekan modellerim

Çelik üzerinde PTFE 0,04 - 0,2 11,3º, örneğin PTFE yatakları

Statik ve Dinamik Sürtünme

Deneyi yaparsanız, yukarıda belirtildiği gibi blok kaymaya başlamadan hemen önce açının ve sürtünme kuvvetinin daha büyük olduğunu göreceksiniz. Bunun nedeni, iki yüzeyin pürüzlerinin birbirine oturması ve bir ön kaldırmaya ihtiyaç duymasıdır. Tamam, bu harika bir bilim değil ama size fikir veriyor. İlk sürtünmeye statik sürtünme denir. Hareket ederken buna dinamik sürtünme denir. Bloğu başlatmak için bloğa hafifçe itmeniz veya eğime hafifçe dokunmanız gerektiğini ölçmek için.

Suda Buz Pateni

Kimse buzda kaymaz. Dar bir paten bıçağı tarafından üretilen basınç buzu eritir, böylece patenci bir su tabakası üzerinde sürer ve ardından paten ve buz su tarafından ayrıldığında sürtünme düşer. Bu sadece insan vücudunun buzu eritmek için yeterli basıncı üretemediği yaklaşık -30ºC'ye kadar geçerlidir. Bu, geniş kayaklara sahip hafif bir modelin daha fazla sürtünme hissedebileceği anlamına mı geliyor? Bilen var mı? Ben kardan uçmuyorum.

Bu kısım için bu kadar. Gelecek ay enerji hakkında konuşacağım. Okuduğunuz için teşekkürler ve bir dahaki sefere görüşürüz.

©2022 Peter Scott

Kaynaklar

• Peter Scott — Yazarın kişisel web sitesindeki iletişim sayfası.
• Martin Simons'u Yeniden Keşfetmek — Şans eseri, yazar şu anda Martin Simons'ın kitapları üzerine bir dizinin küratörlüğünü yapıyor. New RCSD'ninKasım 2022 sayısında çıkan Bölüm IV'te, Martin'in model uçaklarla ilgili kitaplarının incelenmesine başlandı.
• Brno Teknoloji Üniversitesi Havacılık ve Uzay Mühendisliği Enstitüsü — Bu makale için başlığın üzerinde görünen anahtar fotoğrafı sağlayan kuruluş. Kullanılmasına izin verdikleri için onlara ve özellikle yardımı için Doçent Dr. Jaroslav Juračka'ya teşekkür ederiz.

• Electricity for Model Flyers — New RC Soaring Digest'insayfalarında sunulan, yazarın eksiksiz, son derece saygın serisi.
• Cellmeter 8 — “Bu ekonomik pil ölçer ve servo test cihazı için neler sunuluyor? Aslında biraz…”
• The Fine Art of Planking — “Ahşap şeritleri kalıplayarak organik, monokok bir yapıya dönüştürmek için zamana göre test edilmiş yöntem…”