Engineering
Sprzęgło cierne
Włącz sprzęgło gwałtownie i łagodnie, a potem z dwukrotnie większą bezwładnością koła zamachowego: przy silniku utrzymującym prędkość ciepło poślizgu równa się energii, którą zyskuje koło, niezależnie od rampy.
Co się dzieje
Silnik napędza wejściowe koło zamachowe; suche sprzęgło tarczowe o dwóch powierzchniach ciernych o średnim promieniu r łączy je z wyjściowym kołem zamachowym, obciążonym hamulcem. Przy włączaniu siła docisku F rośnie w czasie rampy, a sprzęgło może przenieść co najwyżej T = μFzr (z = 2 powierzchnie). Dopóki tarcze się ślizgają, moment sprzęgła leży na tej granicy, a praca poślizgu zamienia się w ciepło; gdy prędkości się zrównają, tarcze sczepiają się i przenoszą tylko tyle, ile potrzebuje obciążenie. Przy silniku utrzymującym prędkość włączenie bez obciążenia zamienia w ciepło dokładnie energię, którą zyskuje wyjściowe koło zamachowe, ½J₂ω², niezależnie od tego, czy włączenie jest gwałtowne, czy łagodne: łagodne trwa tylko dłużej. Moment obciążenia dodaje ciepła i opóźnia sczepienie. Przy wyłączonym silniku oba koła dzielą się momentem pędu, a ciepło to utracona energia kinetyczna.
Model: sztywne wały; sprzęgło to sprzężenie cierne, które przylega albo się ślizga (tarcie Coulomba), siła docisku rośnie liniowo; ciepło trafia do skupionej tarczy, która stygnie. Bez zużycia, a μ nie zależy od temperatury ani prędkości.
Co wypróbować
Włącz sprzęgło gwałtownie (rampa 0) i łagodnie (rampa 2–3 s) i porównaj ciepło; potem podwój bezwładność wyjścia.
Równania modułu
Równania Tmax = μ·F·z·r J₂ dω₂/dt = T − TL Q = ∫ T·(ω₁ − ω₂) dt ω₁ = ω₀, TL = 0 ⇒ Q = ½ J₂ ω₀²
