Qual è la velocità critica?

Un oggetto viene detto raggiungere velocità critica quando la velocità della sua rotazione corrisponde a una delle sue frequenze proprie. Questo tipo di velocità è studiato in una branca della fisica conosciuta come rotodinamica, che si occupa di rotazione, o angolare, movimento. Un oggetto rotante, come un'elica o una pompa centrifuga, spesso deve passare attraverso uno o più dei suoi velocità critiche in quanto accelera o decelera. Durante il funzionamento a velocità critica, questi oggetti vibrano ad ampiezza elevata, che può causare danni.

Tutti gli oggetti che sono costituiti da un materiale elastico hanno uno o più frequenze naturali. La frequenza naturale di un oggetto è il numero di volte che si muove avanti e indietro una volta messo in movimento. Quando un oggetto vibra in una delle sue frequenze naturali, si dice che abbia risonanza, o una grande ampiezza vibrazionale. In uno strumento musicale, per esempio, questa risonanza è auspicabile perché provoca un'amplificazione naturale del suono Instrumenta € s. In rotodinamica, tuttavia, questa risonanza è indesiderabile perché rende i pezzi meccanici coinvolti vibrare fortemente, che possono danneggiare il sistema.

Ci sono un certo numero di stimoli che possono causare la risonanza, uno dei quali è il movimento di rotazione. Quando il movimento di rotazione di un oggetto, detta anche velocità angolare, provoca la risonanza, è a velocità critica. Rotazione oggetti meccanici devono essere progettati per passare velocemente attraverso queste velocità così la vibrazione amplificata che si verifica a questa velocità non provoca danni.

Una pompa centrifuga o l'elica si muoverà attraverso diverse velocità angolari in quanto accelera o decelera. Mentre un sistema di movimentazione come questo avrà naturalmente qualche vibrazione, la vibrazione amplificata alla velocità critica deve essere evitata o attraversato rapidamente se il sistema è di tenere nel tempo. Rotodinamica è così notevolmente occupa di risolvere le varie velocità critiche che possono influenzare la vita di una macchina rotante.

La frequenza di rotazione più bassa che causa un oggetto a vibrare in una delle sue frequenze naturali è conosciuto come la sua prima velocità critica. Un oggetto può avere un numero infinito di velocità critiche, ma il più importante per gli ingegneri da considerare è il primo. Alcuni oggetti rotanti sono progettati per operare sotto della loro prima velocità critica, ma molti ruotano sopra questa velocità. Finché la velocità di rotazione passa rapidamente attraverso la velocità critica, questo non dovrebbe avere un effetto significativo sulla vita della macchina rotante. Problemi si possono verificare, tuttavia, se un oggetto è destinato a ruotare alla velocità critica, come le vibrazioni risultanti possono causare la rottura della macchina.