Svinghjul

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
Et større svinghjul.
Et NASA G2 svinghjulsbatteri (Flywheel Energy Storage (FES)). Kan fungere i 15 år pga. friktionsløse magnetiske lejer som aldrig skal smøres. Kan oplades og aflades 100.000 gange. Ca. 85-95% oplade/aflade effektivitet. Ladningsgraden er let at bestemme, da den kan bestemmes af omdrejningshastigheden.
Tværsnit af et NASA G2 svinghjulsbatteri.

Et svinghjul er en klassisk mekanisk indretning, som kan bevare kinetisk energi i rotation over kortere eller længere tid.

Et andet formål med svinghjul kan være gyroskopeffekten, at det kræver stor kraft at ændre et roterende legemes retning. Anvendes f.eks. i gyrostabiliserede kameraer og skibe.

Virkemåde[redigér | redigér wikikode]

Et svinghjul bygger på eller virker pga. fænomenet inertimoment, der viser sig som en træghed.

Trægheden er det at det kræver kraft x vej (integreret over tid) for hver enkelt massedel af det faste legeme – og dermed energiudveksling – at forøge eller mindske rotationen. Eksempler: karrusel, cykelhjul, boremaskine og havelåge (asymmetrisk massefordeling om rotationscenter).

Svinghjulsanvendelser[redigér | redigér wikikode]

Eksempler på svinghjulsanvendelser:

Svinghjulets kinetiske energi bundet i rotationen kaldet E og kan beregnes via følgende formel:

E = \frac{1}{2} \cdot I \cdot \omega^2

hvor

Eksempel på inertimoment for et homogent legeme[redigér | redigér wikikode]

I følgende eksempel findes en formel, som gælder for et legeme med ensartet massefordeling (dvs. massefylden er konstant overalt i legemet) og med en bestemt udformning og rotationsaksel:

Formler for inertimomentet I for et homogent legemer med masse m
Inertimoment beregning D.jpg

En cylinder, enten massiv eller hul som et rør, er monteret, så den kan dreje omkring sin egen længdeakse. Hvis den ydre radius er R, og en eventuel cylindrisk hulhed har den indvendige radius r, er intertimomentet I givet ved:
I = \frac{1}{2} \cdot m \cdot (R^2 + r^2)
Heraf følger, at hvis cylinderen er massiv (r = 0), bliver inertimomentet:
I = \frac{1}{2} \cdot m \cdot R^2,
og for en hul cylinder med ubetydelig "vægtykkelse" (rR) fås:
I = m \cdot R^2

Det ses af formlerne, at en tyndvægget cylinder giver det størst mulige inertimoment I for en given mængde "byggemateriale" (massen m): Dette forklarer hvorfor svinghjul på f.eks. dampmaskiner udformes med en kraftig (dvs. tung) og udpræget bred "fælg".

Se også[redigér | redigér wikikode]

Eksterne henvisninger[redigér | redigér wikikode]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons har medier relateret til: