Bánh đà giữ năng lượng chuyển động rồi trả lại cho máy như thế nào?
Vật lý 10 • Khám phá mở rộng
Bánh đà nhận năng lượng khi được làm quay nhanh hơn và có thể trả năng lượng cho tải khi quay chậm lại. Nó lưu năng lượng dưới dạng động năng quay, không có một nguồn điện vô hạn nằm sẵn trong bánh. [1]
Quay là một trạng thái có năng lượng
Các phần khối lượng của bánh đang chuyển động quanh trục. Năng lượng quay phụ thuộc tốc độ cùng cách khối lượng phân bố so với trục. Vì vậy, không thể chỉ nhìn đường kính hoặc tổng khối lượng để đoán mọi bánh đà tích được giống nhau. [1]
Khi một động cơ cấp mômen làm bánh tăng tốc, một phần năng lượng đi vào chuyển động ấy. Khi bánh tác động lên tải và giảm tốc, năng lượng quay giảm để góp làm công ở đầu ra.
Cấp công không đều vẫn có thể được làm bớt chênh nhịp
Trong một máy có những giai đoạn cấp năng lượng khác nhau, bánh đà có thể nhận thêm năng lượng ở đoạn dư và nhả bớt ở đoạn thiếu. Nó giúp giảm mức dao động tốc độ trong những điều kiện thiết kế phù hợp, không bảo đảm tốc độ tuyệt đối không đổi.
Hình dung một kho dự trữ được nạp rồi rút trong từng đoạn. Kho chỉ giúp sắp lại thời điểm năng lượng tới tải; tổng năng lượng vẫn phải đến từ nguồn và chịu tổn hao.
Kết hợp máy điện chưa biến năng lượng thành một loại khác khi lưu
Một hệ tích trữ có thể dùng máy điện đưa năng lượng vào bánh khi nạp và lấy điện ra khi xả. Nhưng phần đang được lưu trong rotor vẫn là động năng quay; điện là dạng đi vào hoặc đi ra qua khâu chuyển đổi. [1]
Ma sát, lực cản và tổn hao trong máy điện làm bánh không giữ năng lượng hoàn hảo mãi. Tăng tốc độ cũng gặp giới hạn vật liệu và cấu trúc, nên không thể tăng năng lượng tích trữ tùy ý chỉ bằng quay nhanh hơn.
Khác bánh phản ứng trên tàu vũ trụ dùng thay đổi động lượng góc để điều khiển hướng, câu hỏi ở đây là năng lượng đã vào kho quay bao nhiêu và được lấy ra qua đường nào. Một bộ phận quay có thể phục vụ nhiều nhiệm vụ, nhưng cần gọi đúng nhiệm vụ để hiểu kết quả.
Kết nối với bài học
Bài học nền tảng: Động năng, thế năng.
Đọc thêm: Động năng phụ thuộc khối lượng và tốc độ thế nào.
Chương trình Vật lý 10 · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.