Как найти длину спирали в физике

Спираль определяется как спираль, которая также имеет линейную зависимость от третьего измерения. Найденные как в природе, так и в искусственном мире, примеры спиралей включают пружины, витки и винтовые лестницы. Длина спирали может быть рассчитана по простой формуле.

Запишите количества, которые определяют спираль. Спираль может быть определена тремя величинами: радиусом, подъемом спирали за один оборот и числом витков. Для этого примера мы определим следующие символы:

r = радиус

H = подъем спирали за один оборот

N = количество оборотов

Рассчитайте длину, связанную с одним поворотом в спирали. Для этого используйте следующую формулу:

L = (H ^ 2 + C ^ 2) ^ (0, 5)

В этой номенклатуре H ^ 2 означает «H, умноженный на H» или «H в квадрате». С – окружность круга и равна:

C = 2 x 3, 145 x R

Например, если винтовая лестница имеет радиус 1 метр, то длина окружности равна:

С = 2 х 3, 145 х 1 = 6, 29 м

Если лестница поднимается примерно на 2 метра после каждого поворота (H = 2), то длина, связанная с одним поворотом вокруг лестницы, составляет:

L = (2 ^ 2 + 6, 29 ^ 2) ^ (0, 5) = (4 + 39, 6) ^ (0, 5) = 6, 60 метра.

Рассчитайте общую спиральную длину (T). Для этого используйте формулу:

T = NL

Следуя примеру, если лестница имеет 10 витков:

Т = 10 х 6, 60 = 66 метров

Источник

A helix is defined as a spiral that also has a linear dependence upon a third dimension. Found both within nature and within the man-made world, examples of helices include springs, coils and spiral staircases. The length of a helix can be calculated using a simple formula.

Write down the quantities that define the helix. A helix can be defined by three quantities: the radius, the rise of the helix in one revolution and the number of turns. For this example, we will define the following symbols:

r = text{ Radius} \ H = text{ Rise of helix in one revolution} \ N = text{ Number of turns}

Calculate the length associated with one turn within the helix. To do this use the following formula:

L = sqrt{H^2 + C^2}

In this nomenclature, H^2 means “H multiplied by H” or “H squared.” C is the circumference of the circle and is equal to :

C = 2 × 3.145 × R

For example, if a spiral staircase has a radius of 1 meter, then the circumference is equal to :

C = 2 × 3.145 × 1 = 6.29 text{ meters}

If the staircase rises by approximately 2 meters after each turn (H = 2) then the length associated with one turn around the staircase is:

L = sqrt{2^2 + 6.29^2} = sqrt{4 + 39.6} = 6.60 text{ meters}

Calculate the total helical length (T). To do this use the formula:

T = NL

Following the example, if the staircase has 10 turns:

T = 10 × 6.60 = 66 text{ meters}

Источник

Расчет длины пружины

Пружина – это упругий элемент машин и различных механизмов, накапливающий и отдающий, или поглощающий механическую энергию.

Формула расчета длины пружины:

L – длина пружины в мм;
t – шаг пружины в мм;
n – количество витков пружины.

Формула расчета длины проволоки для пружины:

l = 3.2 * d * n, где

l – длина проволоки для изготовления пружины в мм;
d – средний диаметр в мм;
n – количество витков пружины.

Формулы рассчитывает длину пружины с высокой точностью приближения к реальному значению. Точные значения длин пружин зависят от конструктивных особенностей опорных витков.

Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета длины проволоки для изготовления пружины по простой математической формуле в зависимости от диаметра пружины и количества витков. С помощью этой программы вы в один клик сможете рассчитать длину пружины.

Калькулятор расчета спирали из нихрома и фехраля для нагревателей

Электронагреватели могут производиться с нагревательными спиралями из различных материалов, но наиболее популярными все же являются нихром и фехраль. Нихром – это сплав никеля и хрома, а фехраль – сплав железа, хрома и алюминия. Они имеет высокую коррозионную стойкость и температуру плавления, поэтому и используется в электрических приборах и нагревателях.

Данная статья поможет вам разобраться в расчетах параметров греющих спиралей, а простые и удобные калькуляторы сделают быстрый подсчет нужной длины проволоки и переведут длину в вес и обратно. Воспользуйтесь этими онлайн-калькуляторами нихромовой проволоки, чтобы рассчитать сопротивление, площадь сечения, ток и длину нихромовой и фехралевой проволоки, просто указав мощность и напряжение.

Расчет длины спирали

Требуемая мощность нагревателя
Вт

Напряжение питания
В

Выберете диаметр проволоки из стандартных промышленных размеров.

Данные результаты не учитывают возрастание электрического сопротивления проводника с ростом его температуры. Поэтому фактическая мощность (как и потребляемый ток от сети) всегда несколько ниже расчетных величин.

Расчет веса и длины

Расчет спирали из нихрома и фехраля

Существует несколько способов расчета греющих спиралей, рассмотрим для начала более простой метод, учитывающий только сопротивление материала, а потом включим в расчет еще и изменение сопротивления под воздействием темепературы.

Способ расчета спирали по сопротивлению материала

В данном способе все довольно просто. Нам нужны первоначальные данные, на основе которых мы будем проводить вычисления. Они включают в себя:

Мощность нагревательного элемента, который хотите получить

Напряжение, при котором спираль будет работать

Диаметр и тип проволоки, который имеется в наличии

Предположим, у нас имеется электроприбор, который должен работать с мощностью 12 Вт под напряжением 24 В. При этом мы используем проволоку из нихрома с сечением 0,2 мм.

Для вычислений нам потребуется самая элементарная формула из общеобразовательного курса физики:

Мощность (Р) = Напряжение (U) * Сила тока (I)

І = Р: U = 12 : 24 = 0,5 А

Теперь воспользуемся законом Ома для определения сопротивления:

Сопротивление (R ) = Напряжение (U) * Сила тока (I) = 24/0,5 = 48 Ом

Теперь нам нужна формула для определения длины проводника:

Длина (L) = Площадь сечения (S) * Сопротивление (R) / Удельное сопротивление (ρ)

Как же узнать сопротивление нихромовой проволоки? Помочь в решении данной задачи нам помогут таблицы плотности материалов или формулы для вычисления значения. Итак, если у нас проволока имеет диаметр 0,2, значит площадь сечения по формуле будет 0,0314 мм2, сопротивление смотрим по таблице и получаем длину проволоки 1,3 м.

Но это все чисто теоретически, ведь мы не знаем, сможет ли выдержать проволока данного диаметра такой ток. Посмотрим таблицу, в ней указаны максимальные значения тока для проволоки определенного диаметра. В нашем случае это 0,65, значит наше значение 0,5 лежит в допустимых пределах.

Также не забывайте учесть среду, в которой будет работать нагреватель. Если вы греете жидкость, можно смело увеличивать силу тока вдвое, а если замкнутое пространство – наоборот, уменьшать.

Способ расчета спирали по температуре

Тот, способ, который мы описывали выше, является не очень точным по той причине, что нами не было взято в расчет изменение сопротивления резистивной проволоки при росте температуры. Поэтому его можно применять только для не слишком высоких температур до 200-250 градусов. Для высокотемпературных печей данный расчет будет совсем неточным, поэтому рассмотрим второй метод.

Возьмем муфельную печь отжига и определим объем камеры и нужную мощность. Помогут с вычислениями нам такие два правила.

Если объем печи меньше 50 литров, то подбираем мощность 100 Вт на литр

Если же объем печи больше 100 литров, мощность рассчитывается как 50-70 Вт на литр

Допустим, наша печь отжига имеет объем 50 литров, мощность тогда будет 5 кВт. Если напряжение в сети должно быть стандартные 220 В, то сила тока и сопротивление будет равны:

І = 5000:220 = 22,7 А

R = 220:22,7 = 9,7 Ом

Подключение звездой при напряжении 380 В потребует деления мощности на 3 фазы, тогда наша мощность для одной фазы будет равна 5кВт / 3 = 1,66 кВт

Подключение звездой предполагает, что на каждую из фаз будет подаваться напряжение питания 220 В, следовательно значения сопротивления и силы тока будет такими:

І = 1660/220 = 7,54 А

R = 220/7,54 = 29,1 Ом

Второй тип подключения ТЭНов для напряжения в 380 В «треугольник» предполагает подачу линейного напряжения в 380 В, поэтому мы получим:

І = 1660/380 = 4,36 А

R = 380/4,36 = 87,1 Ом

При помощи ниже указанных таблиц мы можем найти удельную поверхностную мощность нагревательного элемента и вычислить на его основе длину проволоки.

Поверхностная мощность = βэф*α(коэффициент эффективности)

В итоге, чтобы наша печь нагрелась до 1000 С, нагревательный элемент должен производить температуру в 1100 градусов. Возьмем таблицы и выберем соответствующие значения. Тогда получим:

Поверхностная мощность (Вдоп)=4,3∙0,2=0,86Вт/см2=8600 Вт/м2

Диаметр определяется по формуле d= 3 √((4*Rt*P 2 )/(π 2 *U 2 *В_доп))

Rt – удельное сопротивление материала при нужной температуре берем из таблицы

Если наша спираль изготовлена из нихрома марки Х80Н20, Rt будет равняться 1,025. Значит Рт=1,13 * 10 6 * 1,025 = 1,15 * 10 6 Ом на мм

При подключении типа «звезда»: диаметр равен 1,23 мм, длина = 42 м

Если же мы проверим результат по упрощенной формуле L=R/(p*k)

Получим 29,1/(0,82*1,033)= 34 м

Из этого мы видим, что не учитывая температуру мы получаем совсем другое значение длины проволоки и более правильным является выбор второго метода.

Итоги

Онлайн калькулятор для расчета спирали поможет вам с быстрыми предварительными расчетами, но для точного учета всех особенностей даже второго метода расчета с учетом температуры может быть не достаточно. На практике существует еще очень много факторов, которые нужно взять во внимание при расчете параметров нагревателя.

Если вам нужна помощь с расчетами нагревателей – обращайтесь к нам. Наши специалисты имеют огромный опыт в проектировании нагревательных элементов для различного промышленного оборудования. Мы поможем с расчетами оптимальных параметров нагревательных элементов для вашего оборудования и можем изготовить любой тип нагревателей для Вас.

Расчет спирали

Расчет неизвестных размеров спирали по известным размерам. Параметры спирали: внешний диаметр, внутренний диаметр, толщина (шаг спирали), длина спирали, число витков.

Данный калькулятор позволяет рассчитать неизвестные параметры спирали по известным параметрам.

Есть пять параметров спирали: внешний диаметр – D, внутренний диаметр – d, толщина (шаг спирали) – t, длина спирали – L, число витков – n. Есть уравнения, устанавливающие связь между этими параметрами (формулы приведены под калькулятором). По этим уравнениям, зная какие-либо три параметра, можно вычислить два оставшихся неизвестных параметра.

Где мы встречаемся со спиралью? Чаще всего при покупке каких-либо материалов в рулонах, будь то рулоны обоев или рулоны туалетной бумаги. Используя калькулятор ниже, можно рассчитать, например, количество погонных метров в рулоне т.е. длину спирали, зная или измерив толщину материала или посчитав количество витков, и измерив внутренний и внешний диаметры рулона. Калькулятор также может решать и обратные задачи , например, по длине спирали и её диаметрам найти толщину и количество витков спирали. Теория и формулы, как обычно, приведены под калькулятором.

При вводе известных параметров проверяйте правильно ли указана размерность для введенных значений. 20 метров это не тоже самое что 20 миллиметров.

[spoiler title=”источники:”]

http://polymernagrev.ru/nagrev-v-proizvodstve/kalkulyator-rascheta-spirali-iz-nikhroma-i-fekhralya-dlya-nagrevateley/

http://planetcalc.ru/9063/

[/spoiler]

Источник