Danke für den Hinweis. Ich war nämlich kurz davor, meine Konstruktion aus Pappe zu bauen. Durch deinen Hinweis habe ich nun einen folgenschweren Fehler vermieden, der mir das Leben hätte kosten können. Das muss doch mal gewürdigt werden !Alexander470815 hat geschrieben: ↑Mo 2. Jan 2023, 13:20 Hier mal ein Bild von der Ultrazentrifuge in der ähnlich Energien in drehenden Teilen gespeichert wurden:
Wird nicht ohne Grund so stabil sein...
Ich habe mir noch mal Gedanken über meine letzte Konstruktion gemacht und diese etwas abgeändert. Bei der letzten Konstruktion war das Problem, dass die Kugel zum einen gegen die Spitze stoßen kann, durch welche der Ausgang vom weiteren runden Gang aufgegabelt wird. Zum anderen würde die Kugel nicht genau tangential auf den äußeren Ring stoßen, was zum wiederholten Abprallen der Kugel an diesem Gang führen würde.
Wenn es möglich wäre, den Drehwinkel des Rohrs, an dem die Kugel aus dem Rohr austritt, in gewissen Grenzen einzustellen, dann könnte man die Kugel mit einem Trichter auffangen und müsste sie nicht im Kreis herumleiten. Das versuche ich, wie folgt zu erreichen:
Das Projektil ist am Anfang im Drehzentrum innerhalb eines dickwandigen Stahlrohrs, das zusammen mit der Drehscheibe rotiert. Das Rohr (blau) ist aus zwei Halbkreisen zusammengesetzt.
Zunächst habe ich bei dieser Geometrie die Bewegungsdifferentialgleichung gelöst. Dadurch habe ich festgestellt, dass das Projektil, wenn es von der Mitte losgelassen wird, beim Austritt aus dem Rohr eine Geschwindigkeit relativ zum Rohr hat, die genauso groß ist wie die tangentiale Geschwindigkeit des Rohrausgangs relativ zur Umgebung. Somit bewegt sich das Projektil nach dem Austritt relativ zur Umgebung sogar doppelt so schnell. Das habe ich unter folgenden vereinfachenden Annahmen gefunden: Das Projektil soll keine Kraftkomponente bekommen, die tangential zur Wand des Rohrs ist, sondern nur eine Kraft in Normalenrichtung, also senkrecht zur Wand. Das bedeutet, dass eine Haft- oder Gleitreibung vernachlässigbar klein sein soll. Das kann man dann annehmen, wenn das Projektil durch seine Form keine Rotation im Rohr durchführen kann (kein Drall), und wenn die Rohrwand und das Projektil durch Fett bzw. Öl ausreichend gleitfähig gemacht wurden.
Am Anfang soll das Projektil im Drehzentrum sein und eine magnetische Kraft erfahren, die durch die Luftspule 1 erzeugt wird und die das Projektil so lange im Drehzentrum hält, bis der Motor die gewünschte Drehzahl erreicht hat. Danach soll das Projektil durch eine bestimmte Kraft eine bestimmte Strecke vom Drehzentrum entfernt werden. Dadurch wird erreicht, dass es eine konstante Anzahl von Motorumdrehungen oder Teilen davon braucht, bis das Projektil aus dem Rohr herauskommt. Wenn man das Projektil also bei einem passenden Motor-Drehwinkel aus dem Zentrum bewegt, kann erreicht werden, dass es etwa dann aus dem Rohr herrauskommt, wenn es von dem Trichter aufgefangen werden kann. Natürlich muss auch der Fall berücksichtigt werden, dass das schief geht. Dann wird das Projektil durch den Sand und den umgebenden Stahl aufgefangen.
Der Ort, an dem die Luftspule 2 über dem Drehrad ist, soll einstellbar sein. Wenn diese nun von einem Strom durchflossen wird und das Rohr unter der Spule ist, wird das Projektil etwas aus dem Zentrum herausbewegt und danach durch die Zentrifugalkraft weiter bewegt.
Es wäre natürlich interessant, ob man den Austrittsort des Projektils dadurch wirklich so genau einstellen kann, dass es gut vom Trichter aufgefangen werden kann.
Bei meiner Rechnung habe ich den Luftwiderstand nicht berücksichtigt. Das könnte bei so hohen Drehzahlen durchaus zu einem bedeutenden Fehler führen. Zunächst einmal könnte man denken, dass das Projektil gar nicht aus dem Rohr herauskommen kann, weil der Ausgang in Drehrichtung zeigt und somit die Luft entgegen bläst. Aber andererseits kommt vom anderen Ausgang Luft in der Bewegungsrichtung des Projektils, so dass sich das ausgleichen sollte. Trotzdem muss das Projektil die Luftmoleküle in der Luftsäule zwischen ihm und dem Ausgang auf seine eigene Geschwindigkeit beschleunigen. Das kostet Energie und führt zu einer Verringerung der Austrittsgeschwindigkeit.
