Unità per impedenza di rotazione


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Sto cercando di usare l' analogia dell'impedenza meccanica per descrivere un sistema di smorzatori di massa a molla come un circuito elettrico.

Impedenze meccaniche per il movimento lineare sono

Zlin(s)=F(s)X˙(s)=Ms+B+Ks

dove M ha unità di kg, B ha unità di Ns / m e K ha unità N / m. Le unità di impedenza meccanica sono quindi Ns / m.

Quando lo traduco nel dominio rotazionale, comincio ad avere problemi.

L'impedenza di rotazione sarà di nuovo il rapporto tra uno sforzo (coppia) e un flusso (velocità di rotazione).

Allo stesso modo, abbiamo

Zrot(s)=τ(s)ω(s)=Js+Brot+Krots

Sulla base della divisione della coppia per la velocità angolare, le unità di impedenza di rotazione sono [Nms / rad] o . Quando provo a verificare che le unità di impedenza rotazionale siano coerenti, ottengoML2T

J⋅s=kg⋅m2⋅rads=N⋅m⋅s⋅rad=ML2T

e K

B=N⋅m⋅Srund=ML2T
KS=N⋅m⋅Srund2=ML2T

Non riesco a dormire con tutti quei radianti che sono ovunque! Sembra terribilmente incoerente averli in luoghi diversi e non sono stato in grado di trovare fonti sul web o nei miei libri di testo che trattino adeguatamente questo dato che l'impedenza meccanica è un argomento di nicchia. Nel fare questo, ho assunto che abbia unità di [rad / s], che ad alcune persone non piace e usano solo s = 1S C'è un modo per me di fare di questo un po 'più consistente, possibilmente utilizzando radianti nelle unità per inerzia rotazionale e la costante elastica?S=1T

Ho anche visto le discussioni qui:

  1. https://physics.stackexchange.com/questions/36079/unit-of-torque-with-radians
  2. https://physics.stackexchange.com/questions/11500/simple-harmonic-motion-what-are-the-units-for-omega-0
  3. https://physics.stackexchange.com/questions/33542/why-are-radians-more-natural-than-any-other-angle-unit

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S

Risposte:


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Radianti e analisi delle unità

S1/T

J⋅S=[N⋅m⋅S⋅rundrund]=ML2T(LL)(LL)=ML2T

Quindi dal punto di vista dell'analisi dimensionale stiamo bene. Puoi ricontrollare le unità anche per gli altri termini.

Matematicamente, i radianti sono spesso ignorati / assunti perché sono così convenienti (non si finisce con un mucchio di fattori costanti nelle equazioni). In ingegneria, i radianti servono principalmente per ricordare che li stiamo usando invece di gradi! Quindi puoi ignorarli fino a capire quali sono le unità della tua risposta finale.

Impedenza meccanica alla colpa?

Il motivo per cui le unità non funzionano non ha nulla a che fare con il fatto che si tratta di un sistema meccanico. Scopri le unità per la funzione di trasferimento di un circuito RLC:

Vio=LS+R+(1C)1S

[Kg⋅m2S3⋅UN2]=[Kg⋅m2S2⋅UN2]⋅[rundS]+[Kg⋅m2S3⋅UN2]+[Kg⋅m2S3⋅UN2]⋅[Srund]

Notate ancora una volta quei fastidiosi radianti che si ficcano il naso dove non appartengono! In ogni caso, vedrai questo "problema" indipendentemente dal dominio in cui lavori.

SJBK

peccato⁡ωtpeccato⁡2πft

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