diamentowa sprężyna

[raclan]

ostatnio wymyśliłem kondensator energi o ogromnej mocy i teraz prosiłbym azeby ktos pomógł mi przeliczyć jej potencjał
sprawa wyglada tak: wykonujemy sprężyne średnicy ok 4 cm, dł. 5 cm z super wytrzymałej substancji - np. diament. Następnie spężyna jest naciągana ( sposób naciagniecia teraz pomine ) i zablokowana
pytanie jest takie- jaką moc - energie może utrzymać w sobie taka spręzyna?
ps. zastrzegam sobie prawa do patentu na ten wynalazku

[asteroida2]

A czemu sprężyna? Nie mógłbyś rozciągać po prostu kryształu diamentu (sposób
naciągnięcia teraz pominę)?

Niestety, słówko "ogromnej" tutaj jest trochę na wyrost, bo sprężyny są bardzo
słabym sposobem przechowywania energii:
pl.wikipedia.org/wiki/G%C4%99sto%C5%9B%C4%87_energii

sprężyna z diamentu?

[andrewleonard]

A czemu nie z plasteliny?

[raclan]

pominmy rodzaj sprężyny i załóżmy że jest to typowa spręzyna

``Niestety, słówko "ogromnej" tutaj jest trochę na wyrost, bo sprężyny są bardzo
> słabym sposobem przechowywania energii:``
prosze pamiętać że jest to najtrwalsza substancja na świecie

[asteroida2]

> prosze pamiętać że jest to najtrwalsza substancja na świecie

Jeśli już przy tym jesteśmy, to nie jest. Istnieją twardsze odmiany węgla:
pl.wikipedia.org/wiki/ADNR
Najwytrzymalsza pewnie byłaby sprężyna zrobiona z nanorurek węglowych, które są
kilkadziesiąt razy wytrzymalsze od stali. Ale to i tak dałoby ci mniej energii w
sprężynie niż jest w akumulatorze o tej samej masie.

[raclan]

ze napisze o tym jak ja sobie to wyobrażam:
otuż zakładam że 1 mm naciągnietej spręzyny ma w sobie tyle energi która pozwoli obrócic koło samochodu 1000 razy, tylko niestety niepotrafie otrzymać prawdziwych danych - na podstawie obliczeń, moze zna ktoś wzór jak to obliczyć?

[rj]

To chyba będzie zamiana energii zgromadzonej
w odkształconej sprężynie:
Sprężyna
na energię kinetyczną 1/2*m*V^2
Oczywiście przy 100% sprawności - nieosiągalnej w rzeczywistości.

Pozdrawiam
RJ

[raclan]

dzieki RJ, obawiam sie jednak ze nie oblicze tego ot tak,
ps. zajmuje sie projektowaniem a taką fizyke juz troche zapomniałem
ps2. brak podanych - współczynniku sprężystości diamentu

[rj]

Może to pomoże:
Moduł Younga
oraz przeliczenia na tej stronie
Stała
sprężystości - zwłaszcza to na samym końcu
Dodam jako ciekawostkę, że moduł sprężystości
grafenu jest trochę
wyższy niż diamentu.

Pozdrawiam
RJ

[kornel-1]

Maksymalna ilość energii, jaką możesz zmagazynować rozciągając diament nie może przekroczyć wartości energii wiązań.

Oszacujmy maksymalną energię 1 cm3 diamentu, czyli 0.3 mola.
Energia wiązania C(sp3)-C(sp3) to 370 kJ/mol.
Na 1 cm3 przypada 108kJ
Rozciągasz kryształ w jednym kierunku, zatem wykorzystujesz tylko trzecią część tej energii (poprawcie mnie, jeśli się mylę), czyli 36kJ.

Kornel

[raclan]

ja niestety nie mam takiej wiedzy azeby to weryfikować, ale wydaje mi się że 36kJ to niewiele
ps. co wlasciwie mozna zrobic / przesunąć za pomoca energi 36KJ?

[kornel-1]

raclan napisał:
> ps. co wlasciwie mozna zrobic / przesunąć za pomoca energi 36KJ?

Spoko! Energii wystarczy na przeniesienie kartki z twoim patentem w kosmos!

k.

[jolantamu]

a mozesz mi to przekazac w ziemskich okolicznosciach?

[stefan4]

jolantamu:
> a mozesz mi to przekazac w ziemskich okolicznosciach?

36 kJ wystarczy, żeby rozpędzić samochód o masie tony od prędkości 0 do ok. 30
km/h. Oczywiście przy abstrakcyjnym założeniu, że nie ma żadnych oporów
toczenia, powietrza, itp.

Podstawa szkolna:
(1) wzór na energię kinetyczną E = m*v^2/2, oraz
(2) przypomnienie z Wikipedii, że dżul = kg*m^2/sek^2.

- Stefan

[raclan]

a wiec jak wczesniej obliczył RJ z 1 cm3 uzyskujemy 36kJ i rozpedzimy samochod do 100km/h to jednak calkiem dobrze
na poczatku zalozylem ze diament ma 4x5x5cm co daje 100cm3
oznacza to ze uzyskamy w ten sposob 3600kJ
czyli rozpedzimy do setki 100 samochodow a na jednym przejedziemy całkiem spora odległość, zgaduje ze nawet 1000km
czyz to nie byłaby rewolucyjna zmiana napędu???!!!

[raclan]

sory, do 30km/h...

[stefan4]

raclan:
> sory, do 30km/h...

No właśnie, do 100 km/h potrzebowałbyś mniej więcej 11 razy więcej energii.

Zważ, że wszystkie te szacunki były prowadzone z całkowitym zlekceważeniem uwarunkowań technicznych.

Ja nie wziąłem pod uwagę oporów powietrza, chociaż każdy rowerzysta wie, że już przy 20 km/h są one znaczne. Ani oporów toczenia i innych

[stefan4]

raclan:
> oznacza to ze uzyskamy w ten sposob 3600kJ
> czyli rozpedzimy do setki 100 samochodow a na jednym
> przejedziemy całkiem spora odległość, zgaduje ze nawet 1000km

Nie 1000km tylko nieskończenie wiele, bo obliczenie było prowadzone przy
założeniu, że nie ma żadnych oporów ruchu. Jak nie ma oporów, to raz rozpędzony
samochód nigdy nie stanie.

raclan:
> czyz to nie byłaby rewolucyjna zmiana napędu???!!!

Pewnie. Ale ja wolałbym raczej buty siedmiomilowe i latający dywan

[rj]

> Oszacujmy maksymalną energię 1 cm3 diamentu, czyli 0.3 mola.
> Energia wiązania C(sp3)-C(sp3) to 370 kJ/mol.
> Na 1 cm3 przypada 108kJ
> Rozciągasz kryształ w jednym kierunku, zatem wykorzystujesz tylko trzecią część
> tej energii (poprawcie mnie, jeśli się mylę), czyli 36kJ.

Ale żeby wykorzystać całą energie wiązań, to kryształ musiałby się rozpaść. Ty
wykorzystujesz tylko RÓŻNICĘ ENERGII powstałą przez
ściśnięcie/rozciągnięcie kryształu.

Pozdrawiam
RJ

[mr_kagan]

Samochody na sprezyne (takie nakrecane, jak zabawki czy zegarki)
byly opisane przez Wojciecha Zukrowskiego w jego powiesci dla
dzieci, zdaje sie, ze Porwanie w Tiutiurlistanie.
pl.wikipedia.org/wiki/Porwanie_w_Tiutiurlistanie

[kazeta.pl55]

mr_kagan napisała:

> Samochody na sprezyne (takie nakrecane, jak zabawki czy zegarki)
> byly opisane przez Wojciecha Zukrowskiego w jego powiesci dla
> dzieci, zdaje sie, ze Porwanie w Tiutiurlistanie.

Witam!
Pogłoski o rychłej śmierci sprężyny są lekko przesadzone. Ona urodziła się
jeszcze zanim wymyślono koło (łuk) i do dzisiaj całkiem przyzwoicie spełnia
swoją rolę w najnowszych hightech-konstrukcjach.
Niedawno rozbieraliśmy dla ciekawości stary egzemplarz dziurkarki kart taśm
perforowanych prod. szwedzkiej. Tam to tych sprężyn było bez liku.
"Sprężynami nazywa się elementy odznaczające się wyjątkowo dużą pojemnością
energetyczną, czyli dużą graniczną pracą odkształcenia sprężystego odniesioną do
jednostki objętości (L/V) lub ciężaru (L/Q). Cechę taką mają elementy wykonane z
materiału sprężystego o dużym stosunku kwadratu granicy plastyczności Re2 do
modułu sprężystości E lub G." [WYDZIAŁ MECH.Katedra Bud. Maszyn - Białystok]
No może z ta wyjątkowo dużą pojemnością energetyczną sprężyny, to lekka
przesada, ale jej prosta idea jest cudowna. Z tego powodu taka różnorodność
sprężyn: naciskowe, naciągowe, cylindryczne, beczkowate, stożkowe, resorowe, z
drutu okrągłego i kanciastego, z drutów typu lina, etc. Jak dołożymy do tego
jeszcze asortyment materiałowy od stali zwykłych,poprzez stopowe, włókna węglowe
i tworzywa sztuczne, to bogactwo parametrów i charakterystyk jest w stanie nie
jednego konstruktora przyprawić o ból głowy.
Myślę jednak, że przeznaczenie jej roli prymitywnego akumulatora jest
postponowaniem Pani Fedry, bo ona stworzona do wyższych celów......
Pozdrawiam.