Engineering
Maszyna do pisania i dźwignie
Pisz przy biurku pod oknem: nacisk napędza klawisz i jego dźwignię czcionkową przez przekładnię jako jedno ciało wbrew sprężynie powrotnej; gdy klawisz osiada, dźwignia leci dalej sama i uderza w wałek z dokładnie tą energią, którą daje wzór zamknięty, a to, czego taśma nie odda, odbija literę. Naciśnij lżej niż siła progowa, a dźwignia nie dotrze; pisz coraz szybciej, aż dwie dźwignie spotkają się w prowadnicy i zablokują; obciąż karetkę, aż nie zdąży przesunąć się o podziałkę przed następnym uderzeniem, a litery padają jedna na drugą. Praca palców jest rozliczana z każdą stratą.
Co się dzieje
Cztery dźwignie czcionkowe po 5·10⁻⁵ kg·m², każda sprzężona z klawiszem przez 100 rad na metr skoku, wbrew sprężynie powrotnej 12 mN·m plus 8 mN·m na radian. Przy wciśniętym klawiszu klawisz i dźwignia ruszają się jako jedno ciało o masie efektywnej m_k + I G²; gdy klawisz osiada na 12 mm, jego energia kinetyczna idzie w ogranicznik, a dźwignia leci do wałka na 1,75 rad, uderza z restytucją 0,2 i opada na podkładkę. Każde uderzenie zwalnia wychwyt: sprężyna napędowa ciągnie karetkę 2,5 kg o podziałkę 2,54 mm. Dwie dźwignie naraz ponad kątem prowadnicy blokują się. RK4 co 20 µs; praca palców jest rozliczana z każdą stratą.
Co wypróbować
Naciśnij jeden klawisz i porównaj energię uderzenia ze wzorem zamkniętym; pisz szybciej, aż kosz się zablokuje, potem go odblokuj; obciąż karetkę, aż litery padną na siebie; naciśnij lżej niż siła progowa.
Model i jego ograniczenia
Sztywne dźwignie i klawisze, liniowa sprężyna, natychmiastowe uderzenia, stała sprężyna napędowa, cztery dźwignie w użyciu; bez mechaniki przesuwu taśmy i interlinii. Energie są te tego wyidealizowanego mechanizmu.
Równania modułu
Równania (m_k + I·G²)·a_x = F_key − G·(τ0 + k·θ), θ = G·x E_strike = (I·G²/m_eff)·(F·d − W_e) − W_free E_ink = E_strike·(1 − e²), F_min = (W_free·m_eff/(I·G²) + W_e)/d t_c = √(2·m_c·p/(F_s − F_f)), jam: two bars above θ_g
