Krachten van een massa in een cirkelbeweging

[arjena]

Hallo,

Ik wil een relatief zware massa (4,5Kg) laten draaien rond een as over een hoek van 90gr. Ik wil de draai laten maken zonder al te veel kracht ut te moeten oefenen. Dat zou niet zo'n probleem zijn als het zwaartepunt op de draaias zit, maar dat zit 'ie dus niet. Het zwaartepunt zit ongeveer 50 mm naast de as (dat is als zwaartepunt en as op een lijn staan). In de beginstand is het zwaartepunt 35 gr. naar boven gedraaid ten opzichte van de 'horizontale stand, in de eindstand is dat dus 55 gr. er onder.

Dat betekent dus dat het vanzelf naar beneden valt als je 'm los laat en je heel veel kracht moet zetten om weer terug te draaien.

Het geheel in balans met een tegengewicht is geen optie, dan wordt de constructie veel te zwaar. Het draaipunt verleggen naar het zwaartepunt is om diverse redenen ook geen optie.

Ik wil dus de motor ontlasten met een veer.

Een torsieveer lijkt me geen optie, die gaat met iedere graad verdraaiing harder terugduwen dus dat zou goed gaan tot 45gr., daarna neemt de kracht veroorzaakt door het gewicht weer af maar de veerkracht nog steeds toe.

Dus ik zat te denken aan een trekveer volgens bijgaand diagram (de blauwe blokken stellen de veer voor). Het idee is dat in het begin de veerkracht toeneemt en dus compenseert voor het steeds groter wordende moment. Na 45 gr draai rekt de veer minder en komt de veer steeds meer parallel aan de normaal te staan dus neemt de 'tegendraaikracht' af.

De kracht om de boel te draaien hoeft niet helemaal 0 te zijn, maar van de 2,5 Nm die ik nu moet overbruggen op het moeilijkste punt wil ik toch niet meer dan 0,5 over houden

Alleen zijn mijn natuurkundelessen te lang geleden om nog uit te kunnen rekenen hoe groot de krachten op de veer zullen zijn. En natuurlijk wat het beste punt is om de veer te bevestigen.

Of is er een veel slimmere manier om dit op te lossen?

Alvast dank,

Arjen

[jhnbk]

Dit onderwerp past beter in praktische wetenschappen is daarom verplaatst.

[SuperStalker]

Als controle punt heb je

\(\alpha_{hoekversnelling}=9.81[rad/s^2]\)

\(\forall\)

\(\gamma=35°\)

t.o.v. center van de cirkel.

Eerst zou ik de wiskundige baan bepalen, gezien het een cirkel is kun je de x en de y bepalen dmv de sinus en cosinus.

Als je de afstands-formule weet, kun je dit omzetten naar snelheid en versnelling.

Daarbij is de formule voor de veer

\(F_{veer}=k_{veer} * ( l_{x} - l_{0} )\)