Engineering
Кулачок и подпружиненный толкатель
Сравните три плавных закона подъёма и увеличивайте скорость, пока ролик не оторвётся от кулачка; затем делайте пружину жёстче, пока контакт не вернётся. Контакт может только толкать, поэтому отрыв рассчитывается, а не рисуется.
Что происходит
Дисковый кулачок вращается под роликовым толкателем, который пружина прижимает вниз. Профиль кулачка построен по программе подъёма: подъём на 140°, выстой 40° наверху, опускание на 140°, покой. Три закона дают одинаковый подъём при разных ускорениях: гармонический (его ускорение скачком меняется в начале и в конце каждого хода), циклоидальный и полином 3-4-5. Контакт может только толкать. Там, где программа требует от толкателя тормозиться быстрее, чем пружина и сила тяжести могут вернуть его вниз, ролик отрывается от кулачка: ниже критической скорости ωc он остаётся в контакте, выше — подпрыгивает и садится обратно с ударом. Кнопками поставьте скорость чуть ниже и чуть выше ωc, затем сделайте пружину жёстче или добавьте поджатие и смотрите, как контакт возвращается. Наибольший подскок сохраняется до следующего пуска.
Модель: жёсткие кулачок и толкатель; односторонний контакт по траектории центра ролика; линейная пружина, необязательный вязкий демпфер на штоке и сила тяжести. Мотор держит скорость кулачка в пределах своего момента. Без проскальзывания ролика, деформации контакта и отскока.
Что попробовать
Кнопками ωc поставьте скорость по обе стороны от критической; затем делайте пружину жёстче, пока ролик не перестанет отрываться.
Уравнения модуля
Уравнения a = ω²·d²s/dφ² N = m(a + g) + F₀ + k·y ≥ 0 ωc² = min (F₀ + k·s + m·g) / (−m·d²s/dφ²)
