constant is much longer than the duration of the
impulse.
~2! The length of the brass rod was not sufficient to avoid
reflections off the far end of the rod. The transit time of a
pulse from the upper surface of the piezo to the lower end of
the rod was 30 ms, resulting in a standing wave of period 60
ms or frequency 16.7 kHz. This mode was not excited with
any significant amplitude by any of the balls tested since the
ball contact time was longer than 120 ms in all cases. As a
result, the frequency spectrum of the impulse did not extend
significantly beyond 10 kHz. To avoid reflections off the
table and floor, the rod was isolated from the table with a soft
rubber support, as shown in Fig. 1. Simply holding the rod in
one hand also provided excellent isolation, but the distance
to the laser beams was then not known accurately. In principle,
a much longer rod could have been used to delay the
reflected pulse, but a rod of length at least 10 m would have
been required to avoid the reflected pulse from a tennis ball.
A rod of length about 1.5 m is ideal for studying the impact
of small steel balls, and it also generates textbook examples
of compressional ~nondispersive! and transverse ~strongly
dispersive! wave modes that can be detected with a small
piezo at one or both ends.
~3! A large diameter disk was chosen to avoid saturation
of the force wave form that would occur if the contact area of
the ball exceeded the area of the disk. Even so, measurements
for a tennis ball were restricted to velocities less than
8ms21 since the contact diameter of the ball exceeded 50
mm at ball speeds greater than 8ms21
. In the case of a highspeed
tennis ball, or a large diameter ball such as a basketball,
a piezo larger in diameter than 50 mm would be required. Such piezos are difficult to obtain, but it is relatively
easy to connect any number of small piezos in parallel between
two metal plates, with the same polarity, and bonded
by a very thin layer of epoxy. Piezos extracted from inexpensive
piezo buzzers would be suitable for this purpose.
The lower plate should be quite thick ~40 mm or more! to
avoid transverse oscillations of the structure in the kHz
range, and the upper plate should be relatively thin and light
to minimize the force on the piezos induced by lowfrequency
vibrations transmitted from the soft rubber support
to the upper plate. A suitable plate can be made from doublesided
circuit board, using the upper side as a grounded
shield. Such a system has been constructed by the author to
measure high-speed tennis ball impacts, and the results will
be presented elsewhere.
~4! The combined mass of the piezo and brass rod, 1.8 kg,
was much larger than that of any of the balls tested, so the
energy transferred to the rod was much smaller than the incident
energy of the ball. The momentum transfer was not
entirely negligible, with the result that part of the y displacement
observed at the end of the impact could be attributed to
motion of the brass rod during the impact. The velocity of
the rod after the collision is given by V5m(v11v2)/M,
where m is the ball mass and M51.8 kg is the rod mass.
Since the average speed of the rod during the collision is
approximately V/2, the displacement in time t is approximately
Dy5m(v11v2)t/(2M). This displacement is
shown in the last column of Table I. For the baseball, tennis
ball, and steel ball, motion of the rod accounted for about
half of the final y displacement, and it also accounted for
about 5% of the energy lost by these balls. The results presented
below were not corrected for this effect, in part because
of the unknown effect of the rubber support in restricting
motion of the rod. The displacement of the rod is
significant only toward the end of the impact, and the area of
the hysteresis loop is increased by only a few % as a result.
More precise measurements could be obtained either by using
a heavier rod, or by suspending the rod horizontally to
allow for free motion of the rod during the collision. In the
latter case, an appropriate correction based on the measured
force wave form could then be made for displacement of the
rod.
คงเป็นนานกว่าระยะเวลาของแรงกระตุ้น
.
~ 2 ความยาวของก้านทองเหลืองไม่เพียงพอที่จะหลีกเลี่ยง
สะท้อนออกไปไกลสุดของคัน เวลาขนส่งของ
ชีพจรจากผิวบนของ Piezo กับปลายล่างของ
แกน 30 ms ส่งผลให้คลื่นยืนระยะเวลา 60
MS หรือความถี่ต่ำกิโลเฮิรตซ์ โหมดนี้ไม่ตื่นเต้นกับ
เมื่อเปรียบเทียบขนาดโดยใด ๆของลูกทดสอบตั้งแต่
ติดต่อ บอลเวลานานกว่า 120 ms ในทุกกรณี โดย
ผล , สเปกตรัมความถี่ของแรงดันไม่ได้ขยาย
อย่างมากเกิน 10 กิโลเฮิรตซ์ เพื่อหลีกเลี่ยงแสงสะท้อนออกจาก
โต๊ะและพื้นไม้ที่แยกได้จากตารางด้วยการสนับสนุนยางนุ่ม
ดังแสดงในรูปที่ 1 เพียงแค่ถือไม้เรียวใน
มือข้างหนึ่งก็ให้แยกยอดเยี่ยม แต่ระยะทาง
กับลำแสงเลเซอร์ก็ไม่ได้เป็นที่รู้จักกันอย่างถูกต้อง ในหลักการ
ไม้เรียวยาวมากอาจจะถูกใช้เพื่อหน่วงเวลา
สะท้อนชีพจร แต่คทายาวอย่างน้อย 10 เมตร จะต้องหลีกเลี่ยง
ถูกสะท้อนชีพจรจากลูกเทนนิส .
คทายาวประมาณ 1.5 เมตร เหมาะสำหรับศึกษาผลกระทบ
ของลูกเหล็กขนาดเล็กและมันยังสร้างตำราตัวอย่างของ compressional nondispersive
~ ! และตามขวาง ~ ขอ
กระจายตัว ! โหมดคลื่นที่สามารถตรวจพบได้ด้วยการกล่าวในหนึ่งหรือทั้งสองปลายๆ
.
~ 3 ดิสก์ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่ถูกเลือกที่จะหลีกเลี่ยงความอิ่มตัวของพลังคลื่น
แบบฟอร์มที่จะเกิดขึ้นได้หากพื้นที่ติดต่อของ
บอลเกินพื้นที่ของดิสก์ ดังนั้นแม้ , วัด
สำหรับลูกเทนนิสถูกจำกัดความเร็วน้อยกว่า
8ms21 ตั้งแต่ติดต่อเส้นผ่าศูนย์กลางของลูกบอลเกิน 50 มม. ที่บอลเร็วที่มากกว่า
8ms21
ในกรณีของความเร็วสูง
ลูกเทนนิสหรือลูกเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่ เช่น บาสเกตบอล ,
เป็น Piezo ขนาดใหญ่เส้นผ่าศูนย์กลางกว่า 50 มม. จะต้อง เช่น piezos จะยากที่จะได้รับ แต่มันค่อนข้าง
ง่ายต่อการเชื่อมต่อหมายเลขใด ๆของ piezos ขนาดเล็กในแบบคู่ขนานระหว่าง
โลหะสองแผ่น กับขั้วเดียวกันและถูกผูกมัด
โดยชั้นบางมากของอีพอกซี สารสกัดจาก piezos buzzers Piezo ไม่แพง
จะเหมาะสำหรับวัตถุประสงค์นี้ .
จานล่างควรจะค่อนข้างหนา ~ 40 มม. หรือมากกว่า !
หลีกเลี่ยงตามขวางการสั่นของโครงสร้างในช่วง kHz
,และจานด้านบนจะค่อนข้างบางและเบา
เพื่อลดแรงใน piezos ที่เกิดจากการสั่นสะเทือนที่ส่งจาก lowfrequency
หาแผ่นยางนุ่มสนับสนุนบน จานที่เหมาะสมสามารถทำจากบอร์ด
วงจรสองหน้า โดยด้านบนเป็นกักบริเวณ
โล่ ระบบดังกล่าวได้ถูกสร้างขึ้นโดยผู้เขียน
วัดความเร็วสูง ลูกเทนนิส ผลกระทบและผลลัพธ์จะถูกแสดงในที่อื่น ๆ
.
~ 4 รวมมวลของ Piezo และแกนทองเหลือง 1.8 กก.
คือมีขนาดใหญ่กว่าใด ๆของลูกที่ทดสอบดังนั้น
พลังงานย้ายไปคันถูกมากขนาดเล็กกว่าเหตุการณ์
พลังงานของลูกบอล โมเมนตัมโอนไม่ได้
ทั้งหมดกระจอก กับ ผลที่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการกระจัด
Yสังเกตในตอนท้ายของผลกระทบที่อาจจะเกิดจากการเคลื่อนที่ของแกนในทองเหลือง
ผลกระทบ ความเร็วของ
ท่อนไม้หลังจากการปะทะกันให้ v5m ( v11v2 ) / M ,
ที่เป็นลูกบอลมวลและ m51.8 กิโลกรัมเป็นท่อนไม้มวล .
ตั้งแต่ความเร็วเฉลี่ยของร็อดในระหว่างชน
ประมาณ 5 / 2 , การกระจัดในเวลา T
dy5m ( v11v2 ) ประมาณ T / ( 2 ) แทนที่นี้
แสดงในแถวสุดท้ายของตารางชั้นสำหรับเบสบอล , เทนนิส
ลูก และลูกเหล็ก การเคลื่อนไหวของแกนคิดเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของสุดท้าย Y )
และก็ยังคิดเป็นประมาณ 5% ของพลังงานที่สูญเสียไปโดยลูกเหล่านี้ ผลลัพธ์ที่แสดงด้านล่าง ไม่ได้แก้ไขให้
ผลนี้ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะผลที่ไม่รู้จักของยางสนับสนุนในการจํากัด
เคลื่อนไหวของท่อนไม้การเคลื่อนที่ของแกน
ความแตกต่างเฉพาะในช่วงปลายของผลกระทบ และพื้นที่ของ hysteresis ห่วง
เพิ่มขึ้นเพียงไม่กี่ % ผล .
วัดแม่นกว่าอาจจะได้ทั้งโดยการใช้
แกนหนัก หรือระงับแกนแนวนอน
อนุญาตให้เคลื่อนไหวฟรีของ คันในระหว่างการปะทะกัน ใน
หลังกรณีการแก้ไขตามวัด
รูปแบบคลื่นแรงก็จะทำให้การเคลื่อนที่ของ
คันเบ็ด
การแปล กรุณารอสักครู่..