Discussione: Un volano poco pesante ma che accumula molto lo stesso

E' già noto che il volano è un semplice meccanismo che accumula energia cinetica allo scopo di restituire un pò di energia cinetica nei cosidetti momenti morti (momenti in cui non c'è forza motrice ma il meccanismo deve comunque continuare a girare).

Di solito il volano è pesante questo perchè l'energia cinetica si calcola cosi facendo:

Energia = 1/2 massa (velocità)^2

Siccome il volano deve accumulare un certa energia è intuitivo che la massa del volano non può essere tanto piccola, perchè osservando l'equazione si comprende facilmente la proporzionalità tra massa ed energià.

Tanto più grande è la massa... tanto più grande è l'energia cinetica accumulata.

Ma se il veicolo è troppo pesante allora dobbiamo mettere tanta energia per avviare il veicolo e sprecare poi tanta energia per frenarlo quando occorrerà frenarlo.

E' ovvio che se il veicolo è leggero ha grande ripresa e consuma meno carburante, su questo punto il volano rappresenta un pò la pecora nera del sistema, tuttavia il volano è indispensabile per superare i punti morti.

Però, (lasciatemi dire), i progettisti di autovetture sono un pò fessi perchè osservando tutta l'equazione sopradescritta si capisce chiaramente che la quantità di energia cinetica accumulata dipende proporzionalmente dalla massa ma esponenzialmente dalla velocità.

Quindi se io ho un volano che gira veloce vale di più di un volano che è più pesante, da qui l'idea di fare un piccolo volano leggero che però deve girare velocemente.

Per farlo girare velocemente necessita l'aggiunta di 2 ruota dentate che amplificano di 10 volta circa la velocità angolare, di conseguenza questo volano peserà 100 volte meno e il veicolo in generale sarà più scattante e leggero.

Se amplifico di 10 volte la velocità il peso può essere 100 volte meno, questo perchè c'è esponenzialità con la velocità e proporzionalità con la massa, il fatto che 10 sia diverso da 100 non è un errore di distrazione ma è una constatazione voluta.

In conclusione: devo pensare che forse il progettisti di automobili sono un pò fessi, o forse no! perchè aggiungere 2 ruote significa avere maggiore attrito, non so!...
Si dovrebbe fare 4 conticini con la dinamica dei corpi.

ufficioinfo123,

CITAZIONE

In conclusione: devo pensare che forse il progettisti di automobili sono un pò fessi,

Pensa quello che vuoi, informati anche su Google sui supervolani e poi analizza cosa succede ad un veicolo con un supervolano quando si richiede uno spostamento del piano di lavoro del volano (es.: curva o salita).

Alcuni supervolani raggiungono velocita' periferiche superiori alla velocita' del suono, per fortuna lavorano sotto vuoto e quindi non trasmettono il rumore.

Ciao
Mario

Scusa Mario, ma un supervolano potrebbe essere utilizzato con successo su un mezzo che ha poche ripartenze e moto praticamente rettilineo tipo ad esempio un treno ad alta o medio-alta velocità?

gymania,
a quale scopo? Un treno ad alta velocita' puo' assorbire 10 MW o anche piu'.
I supervolani standard li trovi da 2 MJ a 10 MJ, il piu' grosso quindi accumula l'energia necessaria al treno per un solo secondo. Cosa te ne fai?

Ciao
Mario

Pensavo ad esempio di usare l'energia immagazzinata nei volani allo scopo di agevolare le ripartenze da ogni stazione, ma non ho tenuto conto delle effettive potenze in gioco.

Pace!
Gym

Gymania,

CITAZIONE

Pensavo ad esempio di usare l'energia immagazzinata nei volani allo scopo di agevolare le ripartenze da ogni stazione, ma non ho tenuto conto delle effettive potenze in gioco.

Giustissimo, ma il supervolano va messo in corrispondenza delle stazioni, fisso e non sul treno.
Con un solo supervolano puoi frenare e far ripartire un treno di una metropolitana o un treno locale.
Dopotutto, per far partire un treno bastano uno o due kWh, l'energia in ballo e' piuttosto limitata.

Ciao
Mario

..ma ufficioinfo123 è il terzo nick di genco?
Partire con una boiata già nel titolo del thread è grave, soprattutto se ci si permette poi di dare degli imbecilli agli ingegneri automobilistici (o dell'automobile, come va in voga chiamarli ora).
L'energia potenziale accumulata dal volano è E_p = ¹ / ₂ I w²
Dove I è il momento d'inerzia del volano rispetto al suo asse di rotazione (nel caso di un disco di spessore unitario è I = ^pigreca / ₄ R⁴. Per aumentare la densità di energia accumulabile, si sposta la massa perifericamente, dove (come si evince dalla formula) ha maggiore capacità di accumulo, creando una zona centrale con funzioni prettamente strutturali, ed una esterna ad alta densità di materiale.
Il problema dei supervolani, come evidenziava Mario, consiste nel momento giroscopico elevatissimo che si verrebbe a creare nei cambi di direzione (per verificarlo con mano basta muovere in aria una mola da spenta e successivamente da accesa).

Per non parlare poi degli effetti della forza centrifuga e della strettissima tolleranza sull'eccentricità: un solo millimetro fuori posto provocherebbe vibrazioni tali da rompere tutto!

CITAZIONE (mariomaggi @ 15/5/2007, 16:51)

Con un solo supervolano puoi frenare e far ripartire un treno di una metropolitana o un treno locale.

Attento, Mario! Se promuovi troppo i supervolani, va a finire che interferiamo con la rotazione terrestre!

CITAZIONE (ElettroRik @ 18/5/2007, 12:35)

CITAZIONE (mariomaggi @ 15/5/2007, 16:51)

Con un solo supervolano puoi frenare e far ripartire un treno di una metropolitana o un treno locale.

Attento, Mario! Se promuovi troppo i supervolani, va a finire che interferiamo con la rotazione terrestre!

Interferisce se l'asse di rotazione del supervolano coincide con quello terrestre.

Poi se il supervolano contiene acqua che vien spruzzata via allora il momento viene distrutto a favore dell'acqua che si allontana dal centro di rotazione, è possibile aumentare o diminuire la rotazione del pianeta Terra, allungare o accorciare le giornate.

La distruzione assoluta della rotazione di un corpo non è fantascienza, se un asteoride ruota su se stesso e poi esplode, i pezzi non ruotano su se stessi e il nuovo sistema non ruota più su se stesso.

L'energia cinetica di rotazione si è trasformata in energia cinetica di moto rettilineo, il sistema conserva ancora la medesima quantità di energia ma non è più rotante su se stesso, quindi la rotazione di un corpo può essere annullata.


Propongo di accelerare la rotazione del pianeta cosi diventiamo tutti più leggeri, ma però questo è barare perchè è ovvio che nelle olimpiadi dove c'è il salto in alto il record viene superato da una mezza calzetta qualsiasi.

Qualche precisazione:

CITAZIONE (ufficioinfo123 @ 15/5/2007, 12:41)

Di solito il volano è pesante questo perchè l'energia cinetica si calcola cosi facendo:

Energia = 1/2 massa (velocità)^2

In realtà è E=1/2*I*w^2 dove w è la velocità angolare e I è il momento di inerzia che vale (per un disco uniforme di massa m e raggio r che ruota sul proprio asse) m*r^2/2. NB: Lo spessore è ininfluente (è già contemplato nella massa)

CITAZIONE

Se amplifico di 10 volte la velocità il peso può essere 100 volte meno, questo perchè c'è esponenzialità con la velocità e proporzionalità con la massa, il fatto che 10 sia diverso da 100 non è un errore di distrazione ma è una constatazione voluta.

Non c'è "esponenzialità" con la velocità, ma una proporzionalià con il suo quadrato

CITAZIONE

Si dovrebbe fare 4 conticini con la dinamica dei corpi.

concordo, ma varrebbe la pena anche ripassarla...
Ciao

ElettroRik,

CITAZIONE

Attento, Mario! Se promuovi troppo i supervolani, va a finire che interferiamo con la rotazione terrestre!

anche un treno che accelera verso est "spinge" le rotaie, rallenta la rotazione terrestre e fa accorciare le giornate


Ciao
Mario

Ma se all'interno di un treno che viaggia verso ovest mi metto a correre verso il locomotore guardando l'orologio, quante probabilità ho di vedere le lancette rallentare prima di impattare contro il capotreno?

CITAZIONE (mariomaggi @ 19/5/2007, 15:28)

anche un treno che accelera verso est "spinge" le rotaie, rallenta la rotazione terrestre e fa accorciare le giornate

Se rallenta la rotazione le allunga


Ma non significa nulla un treno che accelera verso est perchè prima o poi dovrà frenare e quando lo farà il treno restituirà il maltolto.

PIuttosto invece: sarebbe affascinate 2 giganteschi supervolani, uno posizionato esattamente al dentro del polo nord e l'altro ppsozionato esattamente al centro del polo sud.
Avviando ambedue nello stesso tempo e nello stesso senso di rotazione in maniera di accelerare la rotazione terrestre noi potremmo effettivamente accelerare la rotazione terrestre, qualcuno obbietterà dicendo : "ma prima o poi devo fermare l'accelerazione dei 2 volani" , anche questo è vero, ma se il volano è una giganstesca insalatiera contenente acqua e l'acqua viene posta in rotazione in virù del fatto che all'interno ci sono delle paratie che la spingono... allora l'acqua viene spruzzata via in tutte le direzione.
In questo modo avremmo l'annullamento della reazione torcente, e il pianeta tenderebbe ad accelerare piano piano all'infinito oviceversa decelerare all'infinito (dipende dalla scelta iniziale).
Già per natura e per motivi sconosiuti e misteriosi il pianeta tende a decelerare di un giorno ogni 3 milioni di anni, e possibile quindi... aggiustare questo difetto con la meccanica dei volani giganteschi e i liquidi che vengono spruzzati tutto attorno..

Questo peggiorerebbe di molto la situazione degli australiani, che già vivono aggrappati alla terra per non cadere... credo che sarebbero proiettati nello spazio

Paolo.. LOL!!
Genco, ma ai poli l'acqua non gela?
Sparandola ancora più grossa, messi sull'equatore non sposterebbero l'inclinazione dell'asse terrestre?
..adesso la prossima deve dirla erotismocop!

Si potrebbe anche fare un discorso di free energy, vengo e mi spiego...

Una massa eccentrica rotante su un perno produrebbe energia cinetica se inizialmente avesse energia potenziale cioè se fosse in alto.
Sfruttando la caduta verso il basso dell'eccentrico potrei produrre una certa quantità di elettricità, ma poi devo compiere un lavoro per riportare verso l'alto la massa eccentrica.

Se nel frattempo c'è stata una variazione del campo gravitazionale perchè la rotazione è aumentata e con essa anche la forza centrifuga allora io posso riportare su la massa eccentrica compiendo un lavoro minore.

Ma poi quando la massa dovrà ricadere occorrerà diminuire la rotazione terrestre altirmente la massa eccentrica peserebbe poco e con essa avremmo poca produzione di energia.
eccetera eccetera.

Chuck Norris una volta ha rapito gli alieni.