solidworks来告诉你固体滚滑坡,谁能赢?
我经常想这个答案,作为机械设计师,咱不是有这个条件,所以我打算在SOLIDWORKS里测试一下不同材质的固体运动比赛谁能赢得胜利?
今天我们试试,在重力的影响下,两个实心圆柱体在斜坡上比赛。这两个圆柱体的尺寸相同,但材质不同,一个是钢制的,另一个是铝制的。如果打赌,你会选择钢的还是铝的?
哈哈,我先告诉你答案,不管你在任何一个气缸上下注,你都会输。像赛马一样,大多都是死平局~
那若是把两个直径不等的圆柱体比赛呢?在这种情况下,一个肯定比另一个快!再一次,这是个平局!
这是非常混乱和不直观的;是否有任何条件哪个会更快?让我们想想眼前的问题。气缸在静止时开始,所以,如果一个人在坡道上经历了更大的加速度,它显然是赢家。
在无滑动(纯滚动)条件下,斜坡上气缸加速度(a)方程的推导。如果您想查看完整的派生,下面显示的是在8:44标记处给出的最终加速度方程。这里“M”和“R”是圆柱体质量和半径,“g”是重力,“β”是斜坡角,“I”是固体圆柱体绕其轴线的质量惯性矩。
结合这些方程会导致 固体圆柱体加速度 在给定角度的斜坡上,
这只是重力和斜坡角度的函数。令人惊讶的是,它与圆柱体的质量或半径无关!
对于空心(薄壁)圆柱体,当内半径接近外半径且厚度变得可以忽略不计时,惯性矩比实心圆柱体大2倍:
得到的方程 空心圆柱体加速度 约为。
其约为固体圆柱体加速度的75%。因此,空心圆柱体将始终表现出比实心圆柱体更低的加速度,并且无论大小或质量如何,都将始终是两者中较慢的一个。
下面显示的是钢瓶和铝瓶的两个附加座圈的结果。两者的外径相等;在第一种情况下,铝筒是中空的,在第二种情况下,钢筒是中空的。实心圆柱总是赢的。
实心钢–空心铝:
实心铝–空心钢:
正如预期的那样,如果两者都是中空的,无论直径或材料如何,领带都是结果。
最后,同样的原则也适用于球体。下面显示的两个中,哪一个是空心的?两者都是由橡胶材料制成的。
我希望这个文章真的告诉你了如何使用固体运动,来证明一个很酷的物理概念,予乐又寓教!或许你以后还可以,通过这个打赌玩~